本刊綜合

“北斗”環(huán)繞、“嫦娥”奔月，千年飛天夢(mèng)今朝實(shí)現(xiàn)；“蛟龍”探海、“奮斗者”創(chuàng)深潛萬(wàn)米新紀(jì)錄，深海“利器”出鞘驚天；搭配4.5萬(wàn)只“黃金眼”的中微子實(shí)驗(yàn)裝置，探索微觀物質(zhì)世界的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，各類大科學(xué)裝置孕育出眾多的科學(xué)奇跡……近年來(lái)，我國(guó)面向世界科技前沿，不斷強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)和系統(tǒng)布局，取得了一系列重大原創(chuàng)成果，建設(shè)了一批國(guó)之重器。這些成果的取得，離不開科學(xué)家們孜孜以求地開拓創(chuàng)新，也離不開國(guó)家實(shí)驗(yàn)室體系的強(qiáng)大支撐。

國(guó)家實(shí)驗(yàn)室作為大型綜合研究基地，是統(tǒng)籌高質(zhì)量發(fā)展和高水平安全的核心支撐，是優(yōu)化配置優(yōu)勢(shì)資源、助力“大國(guó)重器”研制并成為維護(hù)國(guó)家總體安全的“定海神針”。本期，我們將探訪我國(guó)前沿科技實(shí)驗(yàn)室，領(lǐng)略酷炫的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，見證科技的創(chuàng)新步伐。

“幽靈粒子”的捕捉者：江門中微子實(shí)驗(yàn)室

研究方向：研究中微子的大科學(xué)裝置，助力人類解開宇宙誕生之初的秘密。

地理位置：該實(shí)驗(yàn)室地處江門市陽(yáng)江、臺(tái)山兩處核電站的中間位置，能獲取雙倍的實(shí)驗(yàn)樣本，是目前全球最適合開展中微子實(shí)驗(yàn)的地方。地下700米的山體和巖層相當(dāng)于地面宇宙射線的“過(guò)濾器”，能大幅降低宇宙射線的強(qiáng)度，獲取更純凈的中微子信號(hào)。

外形特征：裝置主體仿佛一個(gè)泡在冰水中的西瓜，看似“薄如蛋殼”卻極其堅(jiān)固的有機(jī)玻璃球如同一顆“寶珠”，身披由低放射性不銹鋼組成的國(guó)內(nèi)最大單體的外網(wǎng)架，構(gòu)成了世界上能量精度最高、規(guī)模最大的液體閃爍體探測(cè)器。

獨(dú)門“技能”：由4.5萬(wàn)只光電倍增管組成的“探測(cè)器眼睛”可將中微子的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將其放大1000萬(wàn)倍，從而獲取到其能量、位置等信息，交由計(jì)算機(jī)分析處理。

知識(shí)小卡片

中微子是構(gòu)成物質(zhì)世界最小的單元之一，隨著宇宙爆炸而誕生。中微子個(gè)頭小、不帶電，可輕易穿透人體，它無(wú)處不在也極難捕捉，被稱為“幽靈粒子”。

“未來(lái)速度”的創(chuàng)造者 ：軌道交通運(yùn)載系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

研究方向：以高速鐵路、高速磁浮交通、重載鐵路和新型城市軌道交通為研究對(duì)象，聚焦時(shí)速400千米級(jí)高速輪軌客運(yùn)列車、3萬(wàn)噸級(jí)重載列車、時(shí)速600千米級(jí)高速磁懸浮及未來(lái)超高速磁懸浮等軌道交通領(lǐng)域重點(diǎn)任務(wù)開展基礎(chǔ)研究與技術(shù)創(chuàng)新。

獨(dú)門“技能”：解開輪軌關(guān)系的“黑匣子”——機(jī)車車輛整車滾動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)就像列車的跑步機(jī)，可模擬列車在不同速度環(huán)境下的行駛狀態(tài)，為仿真模擬和真車運(yùn)營(yíng)搭建橋梁。

“超級(jí)高鐵1.0”——全球首個(gè)真空管道超高速磁懸浮列車環(huán)形試驗(yàn)線平臺(tái)、國(guó)內(nèi)首個(gè)載人高溫超導(dǎo)磁懸浮環(huán)形試驗(yàn)線，可研究并驗(yàn)證真空管道及高溫超導(dǎo)磁懸浮的可行性。

“超級(jí)高鐵2.0”——將建成長(zhǎng)1620米、設(shè)計(jì)最高試驗(yàn)時(shí)速1500千米的高架真空管道高溫超導(dǎo)磁浮交通綜合性研究試驗(yàn)平臺(tái)，為真空管道超高速軌道交通的基礎(chǔ)科學(xué)與共性關(guān)鍵技術(shù)，提供超高速與低氣壓的試驗(yàn)環(huán)境。

知識(shí)小卡片

超導(dǎo)磁懸浮是利用超導(dǎo)體的抗磁性實(shí)現(xiàn)的磁懸浮。高溫超導(dǎo)是指在-196 ℃的液氮環(huán)境中超導(dǎo)具有的特性。自穩(wěn)定性可使高溫超導(dǎo)體無(wú)論運(yùn)動(dòng)或靜止都能在永磁軌道上實(shí)現(xiàn)懸浮和懸掛，并保持穩(wěn)定的導(dǎo)向力和懸浮力。

“最危險(xiǎn)病原體”的研究者：?武漢國(guó)家生物安全（P4）實(shí)驗(yàn)室

設(shè)計(jì)獨(dú)特：實(shí)驗(yàn)室整體采用“盒中盒”的設(shè)計(jì)理念，在建設(shè)過(guò)程中充分考慮到了抗震、防洪等功能，在-10 ℃到連續(xù)40 ℃高溫的環(huán)境中，均能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定地供冷供熱。實(shí)驗(yàn)室主體的懸掛式結(jié)構(gòu)共分為4層，二樓核心實(shí)驗(yàn)區(qū)域大致分為3個(gè)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)室、2個(gè)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室、1個(gè)動(dòng)物解剖室、消毒室等。

主要功能：我國(guó)傳染病預(yù)防與控制的研究和開發(fā)中心、烈性病原的保藏中心和聯(lián)合國(guó)烈性傳染病參考實(shí)驗(yàn)室。為我國(guó)提供了一個(gè)完整、國(guó)際先進(jìn)的生物安全體系，讓中國(guó)的科研工作者可以在自己的實(shí)驗(yàn)室里研究世界上最危險(xiǎn)的病原體。

知識(shí)小卡片

根據(jù)傳染病原的傳染性和危害性，國(guó)際上將生物安全實(shí)驗(yàn)室分為P1、P2、P3和P4四個(gè)生物安全等級(jí)。P4實(shí)驗(yàn)室是專用于烈性傳染病研究的大型裝置，是人類迄今為止能建造的生物安全防護(hù)等級(jí)最高的實(shí)驗(yàn)室。

宇宙“微光”的探尋者：中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室

研究方向：涵蓋粒子物理、核天體物理、宇宙學(xué)、生命科學(xué)、巖石力學(xué)等多學(xué)科交叉的世界級(jí)開放共享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，有望在暗物質(zhì)、中微子等物理研究前沿領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。

地理位置：實(shí)驗(yàn)室位于綿延百里的錦屏山下2400米處，一期約4000立方米的實(shí)驗(yàn)室上方被厚厚的大理巖覆蓋，室內(nèi)宇宙射線通量?jī)H為地表的一億分之一，是最“純凈”的極深地下實(shí)驗(yàn)室。

設(shè)計(jì)獨(dú)特：為實(shí)現(xiàn)全球最低環(huán)境輻射，科研人員為深地實(shí)驗(yàn)室11萬(wàn)平方米的洞室表面量身定做了一件特殊的“防護(hù)服”，實(shí)現(xiàn)了零滲水點(diǎn)的工程奇跡，氡氣抑制率超99%。此外，實(shí)驗(yàn)室還設(shè)計(jì)制作出低輻射水泥、低輻射巖棉、金剛砂、防火板等特種建材以及一大批定制的不銹鋼機(jī)電設(shè)備。

知識(shí)小卡片

暗物質(zhì)研究是人類認(rèn)識(shí)和了解宇宙的新出發(fā)點(diǎn)。暗物質(zhì)與普通物質(zhì)發(fā)生作用的概率極低，且受宇宙射線干擾，極難探測(cè)。因此，能阻擋宇宙射線、實(shí)驗(yàn)環(huán)境輻射本底低，成為探測(cè)暗物質(zhì)的必要條件。

“一眼萬(wàn)年”的時(shí)空壓縮者：杭州超重力實(shí)驗(yàn)室

研究方向：超重力實(shí)驗(yàn)艙可開展邊坡與高壩、巖土地震工程等領(lǐng)域的研究，還可為深海深地資源開發(fā)、廢棄物地下處置、新材料制備等領(lǐng)域的研究提供有力支撐。

獨(dú)門“技能”：超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置（CHIEF）是一個(gè)構(gòu)建從瞬態(tài)到萬(wàn)年時(shí)間尺度、從原子級(jí)到千米級(jí)空間尺度、從常溫常壓到高溫高壓等多相介質(zhì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境的“大家伙”。該離心機(jī)的最大容量達(dá)1900 g·t，可為全球超重力實(shí)驗(yàn)提供品質(zhì)最高的超重力場(chǎng)，是全球容量最大、應(yīng)用范圍最廣的超重力多學(xué)科開放共享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

知識(shí)小卡片

我們?nèi)粘８惺艿降闹亓?chǎng)被稱為常重力場(chǎng)，重力加速度為1 g（1 g約為9.8 m/s2），大于1 g的被稱為超重力?？茖W(xué)家利用超重力“縮尺”和“縮時(shí)”的效應(yīng)，可開展在常重力環(huán)境下無(wú)法操作的實(shí)驗(yàn)，極大地縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

比如，搭建出1層樓高的模型，再將其置于100 g的超重力作用下，能得出100層樓高的房子對(duì)地基的影響。再比如，大自然在數(shù)百萬(wàn)年里發(fā)生的地質(zhì)變遷，在超重力環(huán)境中僅需幾天時(shí)間就能模擬出來(lái)。

“火旋風(fēng)”奧秘的揭示者：火災(zāi)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

研究方向：從飛機(jī)防火滅火到艦船消防系統(tǒng)，從城市建筑火災(zāi)到森林火災(zāi)，在這里，科研人員都可以幫助我們揭開關(guān)于“火”的種種真相。

獨(dú)門“技能”：世界上最大的單一火旋風(fēng)實(shí)驗(yàn)裝置可研究火旋風(fēng)形成的臨界條件，結(jié)合實(shí)際的環(huán)境條件預(yù)測(cè)火旋風(fēng)發(fā)生的可能性，從而避免火旋風(fēng)給人類社會(huì)帶來(lái)危害。

還原大自然雷擊起火的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在室內(nèi)就能模擬電閃雷鳴，研究雷電如何點(diǎn)燃森林可燃物引發(fā)雷擊火等科學(xué)問(wèn)題，為森林雷擊火的預(yù)測(cè)預(yù)警提供科學(xué)的指導(dǎo)。

“五層模型樓”是一個(gè)縮小版的多層建筑，在其中開展火災(zāi)實(shí)驗(yàn)可以明確高層建筑火災(zāi)產(chǎn)生的原因，有利于對(duì)該類型火災(zāi)進(jìn)行防治。

知識(shí)小卡片

火旋風(fēng)又稱為火焰龍卷風(fēng)，當(dāng)空氣的溫度和熱能滿足某些條件時(shí)，火苗形成一個(gè)垂直的旋渦，如同旋風(fēng)般直刺天空形成火焰龍卷風(fēng)，火苗高度9至60米不等。

科技創(chuàng)新大潮澎湃，千帆競(jìng)發(fā)勇進(jìn)者勝。無(wú)論是講述地球過(guò)去，預(yù)測(cè)地球未來(lái)的現(xiàn)代古生物學(xué)和地層學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，還是不斷創(chuàng)造“中國(guó)奇跡”的航空航天結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；無(wú)論是探尋神奇之“力”的非線性力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，又或是“追光者”的發(fā)光材料與器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；……科技改變世界，前沿科技領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室早已成為變革中的重要“戰(zhàn)場(chǎng)”，是實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的有力支撐。少年強(qiáng)則國(guó)強(qiáng)，青少年應(yīng)勇于創(chuàng)新、奮勇攀登，努力成為推動(dòng)我國(guó)建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)宏偉目標(biāo)中的堅(jiān)強(qiáng)力量。