每經編輯 孫志成    

據(jù)新華社報道，9月22日，中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心自主研制的水冷磁體成功產生42.02萬高斯的穩(wěn)態(tài)磁場，打破了2017年美國國家強磁場實驗室水冷磁體創(chuàng)造的41.4萬高斯的世界紀錄。

穩(wěn)態(tài)強磁場是開展物質科學前沿研究所需的一種極端實驗條件，是推動重大科學發(fā)現(xiàn)的“利器”，強磁場技術已成為國際科技競爭的重要領域。

這一磁體的研制成功，將為科學家探索新現(xiàn)象、揭示新規(guī)律提供強大的實驗條件，也將為我國建設更高場強的穩(wěn)態(tài)磁體打下關鍵技術基礎。

我國刷新水冷磁體強磁場世界紀錄

9月22日，中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心自主研制的水冷磁體產生了42.02萬高斯（即42.02特斯拉）的穩(wěn)態(tài)磁場，打破了2017年由美國國家強磁場實驗室水冷磁體產生的41.4萬高斯的世界紀錄，成為國際強磁場水冷磁體技術發(fā)展新的里程碑。這也是穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置繼2022年混合磁體成功創(chuàng)造45.22萬高斯的世界穩(wěn)態(tài)磁場紀錄之后，取得的又一項重大技術突破。

穩(wěn)態(tài)強磁場刷新水冷磁體世界紀錄（中國科學院合肥物質科學研究院供圖）

據(jù)上海證券報，穩(wěn)態(tài)強磁場磁體分為三種類型，即水冷磁體、超導磁體以及由水冷磁體和超導磁體組合的混合磁體。水冷磁體是科學家們最早使用的磁體類型，擁有磁場調控靈活快捷，且具有能夠產生更高磁場強度的優(yōu)勢，為物質科學研究提供了可靠和高效的實驗條件。

強磁場科學中心學術主任匡光力研究員將穩(wěn)態(tài)強磁場技術的發(fā)展形象地比作乒乓球賽場上的競技，“水冷磁體、超導磁體都是‘單打高手’，混合磁體是‘混雙組合’，2022年我們曾以綜合優(yōu)勢問鼎‘混雙冠軍’，今天我們在這一領域又有了新的突破，拿下了一項‘單打冠軍’?！?/span>

穩(wěn)態(tài)強磁場是物質科學研究需要的一種極端實驗條件，是推動重大科學發(fā)現(xiàn)的“利器”。幾十年來，全球科學家在穩(wěn)態(tài)強磁場條件下的科學研究取得了許多重大科研成果，先后有十多項科研成果獲得諾貝爾獎。因此，強磁場技術的發(fā)展成為國際科技競爭的重要領域，目前國際上有五大穩(wěn)態(tài)強磁場實驗室，分布于美國、法國、荷蘭、日本和中國合肥科學島。

技術突破的意義相當重大

據(jù)大皖新聞，穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置法人單位是中國科學院合肥物質科學研究院，共建單位是中國科學技術大學，各項任務依托強磁場科學中心完成。裝置于2008年5月19日獲批開工，2010年10月28日轉入“邊建設、邊運行”模式，2017年9月27日通過國家驗收并正式投入運行。穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置在建設過程中取得了一系列成就，磁體技術和綜合性能處于國際領先地位。團隊成功研制出世界最高穩(wěn)態(tài)磁場的混合磁體、五臺不同用途的水冷磁體（四創(chuàng)世界紀錄、三臺保持至今），建成了國際首創(chuàng)的水冷磁體掃描隧道顯微鏡、掃描隧道-磁力-原子力組合顯微系統(tǒng)等一系列科學實驗系統(tǒng)。裝置為開展物理、化學、材料、生命健康和工程技術等學科的研究提供了穩(wěn)態(tài)強磁場實驗條件，已在多學科前沿探索中取得諸多重大科技成果。

穩(wěn)態(tài)強磁場42.02萬高斯水冷磁體（中國科學院合肥物質科學研究院供圖）

據(jù)文匯報報道，“其實，早在2015年，我們就拿下了穩(wěn)態(tài)磁場水冷磁體的世界冠軍。但美國在2017年又奪了過去，并保持了7年。這次，我們再次將這個‘世界冠軍’奪了回來?！笨锕饬φf，強磁場實驗裝置能力關乎國家科學前沿探索能力，也蘊含著大量科學機遇。自1913年以來，全球科學家在穩(wěn)態(tài)強磁場條件下的科學研究取得了許多重大科研成果，“現(xiàn)在，穩(wěn)態(tài)強磁場的三項世界紀錄都回到了中國科學家手中，我們這次成果助力中國穩(wěn)態(tài)強磁場磁體技術發(fā)展實現(xiàn)‘大滿冠’ ?！?/span>

“在科學前沿，每一點極限的突破，每一點指標的提升，都需要花費極大的代價。”匡光力認為，這次重新“奪冠”，雖然從數(shù)值上只比美國高出了0.62T，但其技術突破的意義卻相當重大?！斑@就好像人類百米短跑的世界紀錄，提升0.01秒也十分困難?！?/span>

為此，合肥物質院強磁場裝置團隊從4年前起，在電源、冷卻系統(tǒng)等支撐系統(tǒng)的技術改進提升上，花了大量精力。例如，團隊將水冷磁體WM6的供電能力進行了提升，而且紋波更小、更穩(wěn)定。

當支撐系統(tǒng)有了巨大提升后，團隊再次將主攻目標轉向水冷磁體。

bitter片是水冷磁體的關鍵部件，每臺磁體由1000多片bitter片疊連而成。合肥物質院團隊對其通水孔進行了優(yōu)化改進，使得其性能更加優(yōu)良，可以承載更大電流。

更大的電流就意味著產生更大的熱。在強磁場水冷磁體裝置中，1秒所產生的熱量足以熔化35公斤鐵塊。為此，團隊改良了水冷系統(tǒng)。

“值得自豪的是，裝置所有部件都是在科學島自主研制、加工、裝配的?！笨锕饬Ψ浅Ｓ行判牡乇硎?，在實現(xiàn)了42.02T的目標之后，裝置支撐系統(tǒng)還有很大余力，這為裝置沖擊下一個目標，留下了足夠的支撐空間。

編輯|孫志成 易啟江

校對|劉思琦

每日經濟新聞綜合自新華社、上海證券報、大皖新聞、文匯報等