合肥科學(xué)島上，這群青年接連刷新世界紀(jì)錄

在中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心，團(tuán)隊(duì)中控系統(tǒng)“95后”科研人員劉雪澄正在給“00后”研究生講解中控系統(tǒng)操作規(guī)范。再過(guò)不久，這名研究生也將成為這里的熟面孔，在導(dǎo)師張俊研究員指導(dǎo)下，逐步接觸到穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置高場(chǎng)磁體研制相關(guān)任務(wù)。

把時(shí)鐘撥回33個(gè)月前。

2022年8月12日，入職剛滿一個(gè)月的劉雪澄，協(xié)助同事共同完成了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。直到周圍研究人員開(kāi)始擁抱歡呼，她才意識(shí)到，這是個(gè)大項(xiàng)目：由高場(chǎng)磁體技術(shù)青年創(chuàng)新先鋒隊(duì)（以下簡(jiǎn)稱“青年創(chuàng)新先鋒隊(duì)”）研制的混合磁體產(chǎn)生了45.22萬(wàn)高斯的穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)，刷新塵封23年的世界紀(jì)錄。

近年來(lái)，青年創(chuàng)新先鋒隊(duì)在穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)領(lǐng)域不斷取得自主研發(fā)的創(chuàng)新成果：2022年，混合磁體產(chǎn)生了45.22萬(wàn)高斯的穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)，目前仍是全球范圍內(nèi)可支持科學(xué)研究的最高穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)；2024年，水冷磁體成功產(chǎn)生42.02萬(wàn)高斯的穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)，再次刷新世界紀(jì)錄。

這支平均年齡不到35歲的“青年創(chuàng)新先鋒隊(duì)”，正在以青年之力，為中國(guó)科技發(fā)展注入新能量，助推強(qiáng)磁場(chǎng)技術(shù)發(fā)展邁上一個(gè)又一個(gè)巔峰。

日前，2025年度中國(guó)青年五四獎(jiǎng)?wù)聜€(gè)人（集體）入圍名單公布，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院高場(chǎng)磁體技術(shù)青年創(chuàng)新先鋒隊(duì)赫然在列。

強(qiáng)磁場(chǎng)促?gòu)?qiáng)科研

極低溫、超高壓、強(qiáng)磁場(chǎng)是當(dāng)代科學(xué)前沿必爭(zhēng)的三大極端實(shí)驗(yàn)條件。

地球磁場(chǎng)約為0.5高斯，無(wú)論是42.02萬(wàn)高斯還是45.22萬(wàn)高斯的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境，都相當(dāng)于地球磁場(chǎng)的80萬(wàn)至90萬(wàn)倍。

在強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，物質(zhì)特性會(huì)發(fā)生一定變化，科學(xué)家可以拿著“顯微鏡”發(fā)現(xiàn)物質(zhì)新現(xiàn)象、研究物質(zhì)新規(guī)律。在過(guò)去幾十年里，全球科學(xué)家已在穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)條件下取得多項(xiàng)重大科學(xué)成果，研究領(lǐng)域覆蓋物理、化學(xué)、材料、生物等學(xué)科。

房震檢查混合磁體。受訪者供圖

“磁場(chǎng)越強(qiáng)，物質(zhì)內(nèi)部就會(huì)展現(xiàn)出越多可追蹤、可探尋的規(guī)律，而我們現(xiàn)在所做的，就是為國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)學(xué)科科學(xué)家提供更好的實(shí)驗(yàn)條件。”強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心研究員、水冷磁體負(fù)責(zé)人房震介紹，隨著穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置不斷取得突破，為凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)等領(lǐng)域提供了強(qiáng)大穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)條件，國(guó)內(nèi)研究者可以在合肥科學(xué)島，享受到遠(yuǎn)超國(guó)外的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)磁體分為三種類型，即水冷磁體、超導(dǎo)磁體以及由水冷磁體和超導(dǎo)磁體組合的混合磁體。其中，水冷磁體是科學(xué)家們最早使用的磁體類型，也是團(tuán)隊(duì)一手培養(yǎng)起來(lái)的“單打冠軍”。

自2020年起，團(tuán)隊(duì)從磁體和電源、冷卻系統(tǒng)等支撐系統(tǒng)入手，不斷改進(jìn)提升。青年創(chuàng)新先鋒隊(duì)33人團(tuán)隊(duì)，被分為磁體、電源、水冷、中控四個(gè)小組，在近六年的試驗(yàn)里經(jīng)歷過(guò)多次大大小小的失敗，進(jìn)行十多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新后，提出了全新的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、線圈設(shè)計(jì)思路和新型水冷磁體設(shè)計(jì)方案，合力保障穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)裝置的建設(shè)與穩(wěn)定高效運(yùn)行。

科研人員在水冷系統(tǒng)裝備間。受訪者供圖

在穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置附近，兩個(gè)巨大的罐體格外顯眼。“這是水冷系統(tǒng)的蓄冷裝置，作為冷源將磁體運(yùn)行產(chǎn)生的巨大熱量帶走，也決定了高場(chǎng)磁體可以‘穩(wěn)’多久。”團(tuán)隊(duì)水冷系統(tǒng)負(fù)責(zé)人唐佳麗介紹，按照最初設(shè)計(jì)，3000立方容積的蓄冷罐，能保障水冷磁體在20兆瓦（MW）功率下穩(wěn)場(chǎng)運(yùn)行3小時(shí)，但隨著磁體用戶對(duì)更長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間的迫切需求，我們必須探索適用于極端工況且更先進(jìn)的水蓄冷技術(shù)，有效提升系統(tǒng)蓄冷量。“通過(guò)技術(shù)改造與創(chuàng)新，目前蓄冷容積已由3000立方提升至6000立方，可保障高場(chǎng)磁體在20MW功率下6小時(shí)的穩(wěn)場(chǎng)運(yùn)行。”唐佳麗說(shuō)。

“青年”之間的傳承

在科學(xué)島上，談起團(tuán)隊(duì)如今取得的兩項(xiàng)“世界紀(jì)錄”，不少科研人員都會(huì)這樣說(shuō)：我們是站在巨人的肩膀上搞科研。

大科學(xué)裝置的建設(shè)運(yùn)行不是一蹴而就的。

2007年，穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置獲批立項(xiàng)成為“十一五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。此后十七年里，我國(guó)穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)建設(shè)經(jīng)歷了從“0”到“1”，從跟跑到領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變。

王燦今年39歲，“島齡”17年，目前是青年創(chuàng)新先鋒隊(duì)電源系統(tǒng)負(fù)責(zé)人。

“與從1到99相比，‘從0到1’的創(chuàng)業(yè)過(guò)程更難。”王燦是兩個(gè)過(guò)程的親歷者，當(dāng)初老一輩科研人員帶著年輕人從零開(kāi)始，一張一張畫圖紙、搞設(shè)計(jì)、做樣機(jī)，一邊實(shí)驗(yàn)一邊調(diào)整設(shè)備參數(shù)，終于在2012年研制出第一代穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置。

這種“難”不僅是在技術(shù)攻關(guān)上，同樣也在心態(tài)上。

最初跟隨前輩一起做課題時(shí)，王燦也有過(guò)緊張和害怕，總擔(dān)心自己負(fù)責(zé)的內(nèi)容會(huì)出錯(cuò)。“與我的忐忑相比，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，老師反而會(huì)很興奮，他們?cè)?lsquo;捉蟲’的過(guò)程中體驗(yàn)科研的樂(lè)趣。”這也讓王燦在日后攀登高峰的過(guò)程中有了底氣：科研中遇到問(wèn)題解決問(wèn)題是必然的，重要的是享受這一過(guò)程。

信心比黃金還珍貴，在科研中更是如此。“我們團(tuán)隊(duì)里很多90后、95后，慢慢他們也會(huì)有‘主人公意識(shí)’，成為挑大梁的人。”唐佳麗清晰地記得自己是何時(shí)開(kāi)始萌發(fā)“主人公意識(shí)”，那是2018年水冷系統(tǒng)面臨升級(jí)改造，關(guān)系到高場(chǎng)磁體未來(lái)可以運(yùn)行更長(zhǎng)機(jī)時(shí)的水蓄冷改造任務(wù)落在唐佳麗身上時(shí)，個(gè)人與團(tuán)隊(duì)，水冷系統(tǒng)與穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置，局部與整體，太多原先不曾思考過(guò)的內(nèi)容一下子涌入到唐佳麗的腦子里，匯成一句話：那是一種清晰的責(zé)任感和使命感。

科研人員在討論電源系統(tǒng)優(yōu)化方案。受訪者供圖

如今，從前輩手中接過(guò)接力棒，房震、張俊、王燦和唐佳麗他們也成長(zhǎng)為青年一代的“底氣”，他們也希望把責(zé)任感和榮譽(yù)感傳遞下去：陪青年人不分晝夜地泡實(shí)驗(yàn)室、找方案，培養(yǎng)年輕人用系統(tǒng)眼光看待難題，會(huì)和年輕人一起爬高下低檢修設(shè)備，會(huì)學(xué)習(xí)年輕人的愛(ài)好，培養(yǎng)默契。

這是青年從前輩處獲得的經(jīng)驗(yàn)傳遞，也是青年與青年之間的攜手共進(jìn)。

“下一步，我們將瞄準(zhǔn)更高磁場(chǎng)進(jìn)行攻關(guān)，建設(shè)更高磁場(chǎng)強(qiáng)度和更先進(jìn)表征技術(shù)的下一代穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)大科學(xué)裝置，打造原始創(chuàng)新策源地和新質(zhì)生產(chǎn)力的源動(dòng)力，支撐我國(guó)高溫超導(dǎo)材料、新型電子材料、靶向藥物、精密儀器和智能裝備等相關(guān)技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)變革。”談到青年創(chuàng)新先鋒隊(duì)未來(lái)的科研目標(biāo)，房震如是說(shuō)。