中安观察｜42.02万高斯！这一新世界纪录到底意味着什么？

9月22日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心自主研制的水冷磁体产生了42.02万高斯（即42.02特斯拉）的稳态磁场，刷新同类型磁体世界纪录，成为国际强磁场水冷磁体技术发展新的里程碑。

　　“提到稳态强磁场，大家可能感觉很陌生，但实际上它早已进入我们的生活。”强磁场科学中心学术主任匡光力研究员举例说，“磁共振成像（MRI）就是稳态强磁场的典型应用之一，只是其磁场较低，一般是1.5T到3T（T为特斯拉，磁感应强度单位）。”

　　稳态强磁场实验装置能够产生的磁场比医院MRI的磁场要高得多。匡光力介绍，磁场越强，对科学研究的作用越大。在实验过程中，磁场能使物质的特性发生改变，磁场越强，改变的力度越大。同时，在越强的磁场条件下，实验研究可探索的范围也越大，科学家新发现的机遇就越多。另外，有些物质的现象需要在极高的磁场条件下才会出现。“有了稳态强磁场，才更有可能发现新现象和新规律，获得重大原创的成果。”匡光力说。

　　稳态强磁场磁体分为三种类型，即水冷磁体、超导磁体以及由水冷磁体和超导磁体组合的混合磁体。水冷磁体是科学家们最早使用的磁体类型，拥有磁场调控灵活快捷、能够产生磁场强度迄今远高于超导磁体的优势，为物质科学研究提供了可靠和高效的实验条件。

　　匡光力将稳态强磁场技术的发展形象地比作乒乓球赛场上的竞技,“水冷磁体、超导磁体都是‘单打高手’，混合磁体是‘混双组合’，2022年我们曾以综合优势问鼎‘混双冠军’，今天我们在这一领域又有了新的突破，拿下了一项‘单打冠军’。”

　　“工欲善其事，必先利其器”。稳态强磁场是物质科学研究需要的一种极端实验条件，是推动重大科学发现的“利器”。

　　2010年，稳态强磁场实验装置开始“边建设、边运行”，2017年全部建成投入全面运行。截至2023年底，装置已经运行超过60万个机时，为国内外197家单位提供了实验条件。

　　“强磁场既可以诱导新物态，也可以催生新的重大应用技术。”匡光力坦言，强磁场技术的发展是国际科技竞争的重要领域。

　　据了解，目前装置用户在物理学、化学、材料科学、生命科学、药物学、工程技术等领域开展了超过3000项课题的前沿研究，取得了一系列重大科技成果，如首次发现外尔轨道导致的三维量子霍尔效应、揭示日光照射改善学习记忆的分子及神经环路机制等等。与此同时，依托装置衍生的多项成果，如扫描显微成像技术、国家Ⅰ类创新靶向药物研制等，成功就地转化为现实生产力，积极为经济社会发展服务。

　　如今，经过多年的不懈努力，强磁场技术研究团队创新了磁体结构、优化了制造工艺，最终在32.3兆瓦的电源功率下产生42.02万高斯的稳态磁场，打破了2017年由美国国家强磁场实验室水冷磁体产生的41.4万高斯的世界纪录，成为国际强磁场水冷磁体技术发展新的里程碑。

　　很多人可能会问：此次打破纪录，仅仅是高出0.62特斯拉，为何这么难？

　　匡光力打比方说，这就像百米赛跑，哪怕缩短0.01秒，都是难度极大的事。“对于稳态强磁场来说，磁场强度每提升一点点，都面临大量的困难。”

　　“科研团队先后遇到一系列棘手问题。”回忆整个攻关过程，匡光力说，针对结构强度和载流能力不足的问题，团队基于多场耦合三维应力分析模型，设计比特片新构型，危险区结构强度提升50%，整体载流能力提升5%；针对线圈端部压力在高场时不足问题，团队创新磁体线圈端部压力措施，完成磁体在高场时结构稳定性攻关。

　　于是，凭借着精益求精的钻研精神，科研团队一一攻克难题，最终站在了世界强磁场水冷磁体技术发展的高峰。

　　“我国在这一领域实现了科技的自立自强，是一件自豪和高兴的事！”安徽大学党委副书记、校长孙长银见证了记录的诞生过程。

　　中国科学院合肥物质科学研究院党委书记黄晨光表示，这一磁体的研制成功不仅更好地满足了科研用户对快捷调控的稳态强磁场的实际需求，为科学家们探索新现象、揭示新规律提供了强大的实验条件，更为我国建设更高场强的稳态磁体奠定了一项关键技术基础。

　　“科学研究向极端条件迈进是我们的时代使命和重任。”匡光力表示，此次稳态强磁场水冷磁体再次刷新世界纪录赢得国际制高点，助力中国稳态强磁场磁体技术发展实现“大满贯”。

　　“未来，希望我们将目前的这些努力直接助力解决新型电子材料研发、高温超导机理探索与应用、重大疾病病理及药物研发、高性能半导体材料制备等关乎国家命运与未来发展的重大科技问题。”匡光力说。（记者 徐慧媛）