2022年7月15日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強磁場科學(xué)中心，一場牽動人心的實驗正在進行。隨著電流的不斷增強，被稱為“國之重器”的穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置(SHMFF)混合磁體爆發(fā)出令人屏息的磁場強度——45.22特斯拉!
這一數(shù)字不僅沖破了美國國家強磁場實驗室保持了23年的45特斯拉世界紀錄，更標志著中國在強磁場領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的歷史性跨越。創(chuàng)造這一奇跡的核心力量，是一支平均年齡不到35歲的隊伍——高場磁體技術(shù)青年創(chuàng)新先鋒隊。
抵達巔峰的道路布滿荊棘。在此之前，團隊已歷經(jīng)多次失敗與挫折。問題直指核心：水冷磁體高場線圈難以承受萬噸級的巨大電磁力——這力量足以將一艘055大型驅(qū)逐艦舉起。
如何馴服這頭“力之巨獸”?團隊負責(zé)人房震研究員道出了靈感
成功的腳步并未停歇。2024年9月，這支青年團隊自主研制的裝置第六臺水冷磁體單獨運行即達到42.02特斯拉，再次刷新同類型磁體世界紀錄。
這一次，核心挑戰(zhàn)轉(zhuǎn)向了極端熱量管理——這臺磁體功率高達32.3兆瓦，相當(dāng)于5000戶家庭同時開空調(diào)、吃火鍋的總功率，被壓縮在不到一立方米的體積內(nèi)。團隊創(chuàng)新性地利用前期多臺磁體運行數(shù)據(jù)，提出更優(yōu)的換熱系數(shù)計算方法，并設(shè)計了獨特的“多孔型流道”，如同為水流規(guī)劃了高效迷宮，顯著提升了冷卻效率。房震坦言：“中國速度”的根基，正是前期無數(shù)次的失敗填平了所有能預(yù)見的“坑”。
這支33人的團隊中，35歲以下青年占比高達63%，博士17人。其青年培養(yǎng)機制頗具特色：以國家大科學(xué)裝置的實際工程需求為導(dǎo)向，打破學(xué)科壁壘，鼓勵青年參與從設(shè)計、組裝到調(diào)試、維修的全流程，并提供經(jīng)費支持其創(chuàng)新想法。團隊骨干成員在實干中迅速成長。
45.22特斯拉與42.02特斯拉兩座里程碑，為前沿研究提供了不可替代的極端條件。今年4月，薛其坤院士團隊在45特斯拉極端磁場上開展高溫超導(dǎo)機理研究，樣品在達到40特斯拉以上開始出現(xiàn)團隊期待的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。復(fù)旦大學(xué)張遠波教授在此實驗后感慨：在中國做實驗“方便多了”，否則需遠赴美國，面臨高昂成本與嚴格限制。目前該裝置用戶預(yù)約已排至三個月后，為國內(nèi)外多家頂尖科研機構(gòu)提供了優(yōu)質(zhì)服務(wù)。
此后，這支先鋒隊將目光投向了更遠方，正積極籌備申請“十五五”國家大科學(xué)裝置——穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置二期項目，目標直指55特斯拉！未來計劃融合水冷、高溫超導(dǎo)與低溫超導(dǎo)磁體，其復(fù)雜程度被房震比喻為打造“水陸空三棲交通工具”，挑戰(zhàn)巨大但技術(shù)儲備已在進行。
從超導(dǎo)研究轉(zhuǎn)向水冷磁體攻堅的房震，至今銘記老科學(xué)家高秉鈞的言傳身教：唯有親自動手組裝、拆解，從擰螺絲中洞察問題本質(zhì)。他寄語青年學(xué)子：“甘坐冷板凳，堅持不懈打牢基礎(chǔ)。”同時鼓勵將專業(yè)知識與興趣結(jié)合，動手研制工程樣機，“實踐能加深理解，更能激發(fā)深入鉆研的動力?！?/p>
冷板凳上練就的內(nèi)功，終將爆發(fā)引領(lǐng)世界的“中國速度”。這群中國青年用“書本疊加”的巧思馴服萬噸磁力，在世界科學(xué)高峰刻下嶄新坐標，更在強磁場領(lǐng)域的無人區(qū)，繼續(xù)開拓著屬于中國科技的未來之路。
文字|合肥日報-合新聞記者李想實習(xí)生葉韋芳
圖片|本報資料圖
編發(fā)|全媒體編輯吳弘
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