今天（26日），位于北京怀柔科学城和吉林大学的“十二五”国家重大科技基础设施“综合极端条件实验装置”顺利通过国家验收。这标志着我国建成了国际先进的、同时具备“极低温、超高压、强磁场、超快光场”等极端条件综合实验能力的用户装置。装置的建成和通过验收，将极大提升我国在物质科学及相关领域的基础研究与应用基础研究综合实力。
综合极端条件实验装置的极端条件是指在实验室中人为创造出来的达到或接近目前技术极限的特别低的温度、特别高的压强、特别强的磁场等，并用超快的“高速摄影机”来观察物理现象。实际上，就是把实验条件的变量拉到最极端。
中国科学院物理研究所研究员 综合极端条件实验装置首席科学家 吕力：通常的实验室可能在一定的区间调控温度的范围和磁场的范围，或是压力的范围。但是综合极端条件可以在更大的范围调控，而且是几种极端条件联合起来。这样就能给我们研究大自然创造更多的新的发现的机会，取得新的突破。
综合极端条件实验装置包括位于北京怀柔科学城的物性表征平台、量子调控平台、超快动力学表征平台，和位于吉林大学校内的高温高压大体积材料研究平台，以及相关技术支撑平台等。通过在这些平台上开展极端条件下的实验，可以帮助科研人员在诸如新型高温超导体的发现、非常规超导机理的突破、量子计算核心技术突破、物性的超快调控和晶格振动实时成像的实现等领域取得新突破。
中国科学院物理研究所研究员 副所长 程金光：这个装置把目前物质科学领域里最尖端的一些实验仪器集成到一起，就提供了一个全链条、一站式的物质科学的研究平台，也是目前解决凝聚态物质科学领域一些重大的科学问题的一个集成创新的平台。这在国际上是独一无二的。对于推动物质科学的前沿研究是非常有帮助的，为未来的量子科技提供重要的支撑。
据介绍，综合极端条件实验装置于2017年分别在北京怀柔科学城和吉林大学开工建设。2023年全面转入试运行状态，向国内外用户开放使用。截至目前，该装置已经助力我国科研人员在诸多前沿物理学科研领域取得重要成果。随着装置的不断完善，未来对于提升我国基础科学和高技术领域的原始创新能力将有巨大的推动作用，为诸多科学难题的破解提供前所未有的机遇。
创造极端条件能干啥 记者带您来探访
创造极端的实验条件能干什么？我们来举个例子，比如我们知道，普通大气压下，氧气是气态的，给它加压，氧气就能变成液态，甚至固态，再继续加压，固态氧就会变成银色不透明且反光的金属态，甚至是超导态。这样神奇现象的出现，就有赖于极端条件的加持。而且你知道吗，水在常温下，赋予它一定的条件，水也能变成冰。我们的记者就走进了综合极端条件实验装置的实验室，来看看这里奇妙的科学实验。
总台央视记者 帅俊全：北京怀柔科学城首个开工建设的大科学装置今天已经顺利通过了国家验收，深藏在这些红白相间的楼宇当中的综合极端条件实验装置究竟有多牛？有多硬核呢？今天我们就一同来探访。
在高压原位多物理量协同测量实验站，科研人员们给我们展示了一个相对最直观的小实验，水在常温下如何变成冰。虽然比起这里开展的其他实验来说，这个小实验微不足道，但是也让我们大开眼界，感受到了极端条件下的物质世界有多奇妙。
总台央视记者 帅俊全：我们知道气温将至零下的时候水会结冰，那么常温下呢？，这是一个加压设备，利用中间的金刚石对顶，就能够实现高压的环境。现在我们科研人员就要实验了。
当科研人员把水从装置中心一滴一滴加进去的同时，装置中心部分的压力也在不断加大。从屏幕上记者看到，水的形态在慢慢出现变化。
总台央视记者 帅俊全：真的是非常神奇，随着压力不断地加强，液态的水真的变成固态了，水结冰了。
中国科学院物理研究所研究员 副所长 程金光：这个实验叫高压热冰实验，在室温的条件下，水应该是液态的，在冬天到零摄氏度会结成冰，这是传统的冰。但是在高压下，在室温的条件下，当加到一万个大气压左右的时候，水也会结成冰，就是因为压力可以有效缩短原子间距，氢和氧的距离就变小，它在压力下就会形成新的一种结构，具有冰的结构，我们叫高压热冰。水在结冰的过程中，它的体积是膨胀的，而我们这个高压热冰，它的密度是比水大的，1.4克每立方厘米，所以高压下能够发现很多在常规条件下，没法看到的新的物质状态，能够探索很多新奇的现象，能够拓展我们认知物质世界的边界，能够探索新的一些物理现象。
掌握特殊“钥匙” 探索更多新奇物理现象
综合极端条件实验装置的作用就在于创造不同的极端条件，这就仿佛打造出了一把特殊的“钥匙”，科学家们能够用这把“钥匙”打开一扇扇科学的神秘大门，探索隐藏在其背后的神秘现象。那么综合极端条件实验装置创造出的极端条件究竟能有多极端呢？
在地球上适宜我们人类生活的地球环境中，平均温度在15摄氏度左右，标准大气压约100千帕，地球磁场约0.5高斯。综合极端条件实验装置创造出的极低温低至1毫开尔文以下，非常接近绝对零度，零下273.15摄氏度。装置创造出的超高压强可达300G帕斯卡，接近地心处的压力。装置创造出的强磁场则可达26特斯拉，是地球磁场的约50万倍。装置创造出的超快光场最快可达100阿秒以下，也就是达到1亿亿分之一秒这样一个极短的时间尺度。不仅如此，综合极端条件实验装置还可以把这几种极端条件中的两到三种综合使用，这样科研人员就能够发现更多新奇的物理现象。
中国科学院物理研究所研究员 副所长 程金光：目前我们从事的是一些前沿基础的研究。我们研究的目的就是要拓展我们对物质世界的认识，认识它的一些作用规律和机理。在这个基础之上，我们就可以来设计和优化材料的性质。最终我们希望能够获得具有优异性能的、可以用的这些量子功能材料。
据介绍，利用极端实验条件取得重大创新突破已经成为科学研究发展的一种重要方式。例如获得1985年诺贝尔物理学奖的“整数量子霍尔效应”是在极低温加强磁场的综合极端条件下发现的。获得1996年诺贝尔物理学奖的“氦-3超流”是在极低温加高压加强磁场的综合极端条件下发现的。获得1998年诺贝尔物理学奖的“分数量子霍尔效应”是在极低温加强磁场的综合极端条件下发现的。
由此可见，极端条件下，科学家们可以发现和揭示许多在正常条件下观察不到的奇异物理特性，从而探索新规律，开辟新应用，合成新材料，制备新器件，拓展人类认识自然、改造自然、造福人类的能力。
责任编辑：黎佳易
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