適宜的溫度、充足的大氣、充沛的液態水……處在浩瀚宇宙中的地球，為我們創造了比較溫和的環境，它既不極低溫又不超高壓，也沒有極強的磁場，是適宜動植物繁衍生息的家園。
那如果我們想去探索宇宙，感受其他星球的極端環境，進而發現在地球常規條件下不能得到的新材料、新物質、新物態，該如何實現呢？重大科技基礎設施——綜合極端條件實驗裝置，給了我們答案。這是一個集極低溫、超高壓、強磁場和超快光場等極端條件為一體的國際先進科研平臺。
綜合極端條件實驗裝置的運行，離不開一群“追求極端”的科研人員。他們把溫度降到接近絕對零度（零下273.15攝氏度），把壓力推到接近地心壓力，把磁場強化到地球磁場的60萬倍，把時間“切割”到只有1秒的一億億分之一……利用這些極端條件，他們開展著材料合成、物性表征、量子調控、超快過程等物質科學的前沿研究。
120年，為一個目標矢志不移
早晨8點多鐘，綜合極端條件實驗裝置首席科學家、中國科學院物理研究所（以下簡稱“中科院物理所”）懷柔研究部主任呂力，來到位于北京市懷柔科學城的綜合極端條件實驗裝置項目園區，開始他一天的科學研究。這是6年來，呂力一直工作的地方。
2017年9月28日，綜合極端條件實驗裝置正式啟動建設；2020年10月30日，實驗裝置啟動試運行，開始進入科研狀態。截至目前，實驗裝置已收到來自高校、科研院所等90多家單位的近500個課題申請，有部分課題組已經在其中開展實驗研究。
人類文明的發展史，可以說是生產力工具的進化史。就像望遠鏡對于天文學和物理學、顯微鏡對于醫學和生物學的重要影響，綜合極端條件實驗裝置也是不可或缺的科研“利器”。呂力介紹：“有了綜合極端條件實驗裝置，我們可以在更廣闊的范圍內，發現新物態，探索新科學現象，開辟新領域，大大拓展人類認識自然、改造自然的能力。”
“雖然建設過程僅有短短幾年的時間，但我們從2003年左右就成立了籌備小組，初心是用更好的科研資源，為大家研究提供服務，共同推動物理學發展。”看著眼前這片土地，從農田阡陌到樓宇林立，呂力內心抑制不住激動，“一眨眼20年過去，幾代科學家的心愿終于實現了！”
綜合極端條件實驗裝置超快光場物性研究系統負責人、中科院物理所研究員魏志義也是最早參與籌備的團隊成員之一。“這過程中，有很多同行院士、專家在鼓勵并支持著我們一步步前行。國家將建設實驗裝置的任務交到我們手中，我們要堅定不移地完成，更要走在世界前沿。”魏志義說。
1毫開爾文的極低溫、300千兆帕的超高壓、26特斯拉的強磁場和100阿秒的超快光場……實驗裝置不僅達到了單項的極端條件，還能將不同的極端條件綜合起來。
??“還可以再極端一點。”魏志義說，實驗裝置從圖紙變成現實，離不開項目團隊追求極致做科研的那股勁兒。
2 迎難而上，做到最好
站在樓頂天臺，俯瞰整個實驗裝置，中科院物理所特聘研究員周睿不禁回憶起5年前的場景：“那時綜合極端條件實驗裝置剛剛啟動建設不久，我受邀回國參與建設。”
“裝置搭建就像創業，開始比較難，一些關鍵核心技術面臨‘卡脖子’難題，國內部分零器件生產廠商技術水平還待提高，于是我們就自己動手，聯合廠商一點點調整改進，直到完全達到裝置建設需要的標準。”周睿說。
2021年12月，周睿負責的綜合極端條件實驗裝置極端條件物性表征系統下的強磁場核磁共振實驗站迎來第一次系統整體測試。他說：“當時設備磁場可以加到25.2特斯拉，實現了重大突破，但是液氦消耗太快了，整個系統很不穩定。我們只能連續觀察系統狀態、及時補充液氦，連續熬了36個小時，等設備磁場降為零之后才回家休息。”緊接著，他們迎來了第二個挑戰——設備全天時運行，也就意味著需要24小時都有人監測。“大家當時晚上每睡一兩個小時都會‘自覺’醒一下看監控屏幕。后來在2023年年初，我們終于克服了液氦消耗過快的難題，不用24小時監測了。”周睿說。
見到中科院物理所副主任工程師王瀑時，他正在專注地做實驗。2012年，王瀑了解到中科院物理所正在籌建綜合極端條件實驗裝置，受父母一輩對物理學執著追求和為國家奉獻終身的精神影響，他在海外做完博士后之后，立即選擇回國做研究。現在的他主要負責極端條件物性表征系統的極低溫強磁場量子振蕩測量實驗站。
“儀器運行對周圍結構有著嚴格的無磁要求，完全不能有雜質，但是在建設過程中我們發現選址下面有很多帶磁性的建筑廢料、鵝卵石等。于是我們挖深坑檢測每一抔土，一點一點去磁、一層一層回填，沒日沒夜地干了3個月才符合建設要求。”王瀑介紹，現在實驗站已經正常運行起來，達到國家驗收標準后，他們進一步調試實驗設備，爭取達到更高的磁場強度。
在綜合極端條件實驗裝置團隊中，有很多像周睿、王瀑這樣優秀的青年科研人員，他們不懼困難，勇于挑戰，逐漸成長為科研創新的骨干力量。
3 寬松包容的科研環境
從做研究到有發現再到能應用，這是一個漫長的過程，科研人員要坐多年的“冷板凳”。“基礎研究短期內很難出成果。”周睿說，“中科院物理所對我們青年科研人員非常有耐心，像我連續5年投入裝置搭建中，其實是很難有時間集中精力發表文章的。但物理所不會強制要求我們，而是建立了科學的考核機制。”
有時基礎研究的推進，就是在靈感碰撞的一瞬間。為讓團隊青年有更好的科研狀態，魏志義經常會組織戶外運動。“項目園區周圍有很多座山，我們在爬山過程中體會大自然的美好，在放松的狀態下思路更開闊，也就容易冒出更新奇的想法。”魏志義說。
談到對人才的培養，呂力明顯話多了起來。“綜合極端條件實驗裝置把人才培養作為重要使命之一。實驗裝置建立‘開放、共享、流動、合作’的運行管理機制，通過設立流動崗位、聘任兼職人員等開放管理模式，廣泛吸引國內外頂尖人才和杰出團隊開展研究。我們為年輕人提供不同的上升渠道和配套的科研環境，同時引進國際人才，如今就有一位日籍科學家全職加入我們。”呂力說。
在項目園區里，有一個簡潔溫馨的棲湖咖啡館。工作人員說，因為這里鄰近雁棲湖，所以取名為“棲湖”。每周五中午這里都非常熱鬧，科研人員聚在一起舉行學術沙龍活動。
呂力介紹，2021年5月，中科院物理所懷柔研究部設立了“棲湖物質科學論壇”“棲湖講座”“棲湖咖啡館”等“棲湖”系列學術交流活動，邀請國內外的專家學者介紹凝聚態物理、材料、能源、尖端科學儀器研發等物質科學領域的最新研究進展，為科研人員提供交流學習的平臺。
科研無捷徑，探索無止境。綜合極端條件實驗裝置團隊正不斷挑戰物理“極端”，在追求極致的科研道路上，勇攀一座座科研高峰。
來源：《光明日報》
