【安徽日报】揭示“强光磁试验装置”的 神奇奥秘

发布时间:2022-05-10 08:27 来源:安徽日报12版 阅读次数:
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日前,国内首个集成自由电子激光与强磁场、低温的科学装置——“强光磁试验装置”项目在合肥启动建设。

“强光磁试验装置”的主要特色是红外自由电子激光和强磁场、极低温等条件联合作用,全方位表征材料的微观物性和超快动力学过程。这样集成后的威力有多强大?项目相关专家揭示其中奥秘。

观测物质的不同特征和特性需要不同的环境,如时时处处都可见的水,在不同环境中被观测到的形态也是不同的。在高温环境中,水变成蒸汽,此时水就以气态形式存在;常温下,水以液态形式存在;零度以下,水会以冰即固态形式存在。如果观测者改变气压条件,水会呈现更加复杂的形态。同理,在强磁场条件,也会观察到水的另外形态。这些丰富多彩的形态,才真正完整构成了水的“全形态图谱”。人类观测到的形态越全面,对于物质的本质特点就掌握得越透彻,从而也就能更好地利用物质。从另外一个思路看,科学家也可以设置不同的条件,来呈现希望得到的物质的特定形态,这在科学上被称为调控。实际上,科学研究对象丰富且复杂,强磁场和低温集成的环境,正是极为有力的调控手段,因而受到高度重视。

自由电子激光相当于焦距连续可调的聚光灯和摄像机的组合,科学家根据需要,选择恰当的焦距组合,就能观察到想看到的非常隐蔽微小的细节或者抓住转瞬即逝的点滴。比如一个水珠从天降落撞击到桌面,就可以仔细地以百万分之一秒每帧的方式来观测,从极为平常的水滴下落过程中进一步发现水的特殊形态和动力学规律。

现在有了“强光磁试验装置”,既提供了环境,又提供了观察工具,并且把它们高度集成在一起,必然能够发现很多未知,这个过程虽然涉及到深奥的科学道理,但也会十分有趣。

值得一提的是,该项目与安徽大学、中科院合肥物质科学研究院、中国科学技术大学联合向国家发改委申报的国家“十四五”重大科技基础设施项目——“强光磁集成实验设施”密切相关。据介绍,集成实验设施包括55T混合磁体、36T全超导高均匀度磁体等国际领先水平的强磁场磁体,还包括主要利用红外自由电子激光构成的一系列物性测量系统,其主要科学目标是探索新型量子功能材料、研究重大疾病病理及其相关药物,经多轮评审,列为“备选项目、择机启动”。安徽大学拟主要负责其实验测量系统的研发和建设。因此,建设“强光磁试验装置”也是为建设国家重大科技基础设施夯实技术基础、培养人才。“我们希望通过‘强光磁试验装置’的建设,推动‘强光磁集成实验设施’国家项目早日启动。”项目相关负责人表示。(记者 陈婉婉)