Kitajska gradi ekstremni »superlaboratorij« za pomoč svetovnim znanstvenikom pri raziskovanju skrivnosti materije

Sinergijski center za uporabo ekstremnih pogojev (SECUF), ki se nahaja v pekinškem predmestnem okrožju Huairou, odpira znanstvenikom portal za opazovanje nenavadnih pojavov snovi v takšnih ekstremnih okoljih.

Po začetku gradnje septembra 2017 je SECUF v sredo opravil nacionalni sprejemni pregled, kar pomeni dokončanje mednarodno naprednega eksperimentalnega objekta, ki združuje ekstremne pogoje, kot so ultra nizka temperatura, ultra visok tlak, močna magnetna polja in ultra hitra optična polja.

Objekt, ki ga vodi Inštitut za fiziko (IOP) v okviru Kitajske akademije znanosti, je skupek natančno nadzorovanih »generatorjev ekstremnih okolij«. Služi kot »superlaboratorij« za raziskovanje meja znanosti o materialih. Tu lahko znanstveniki raziskujejo skrivnosti snovi in odkrivajo nove pojave ali zakone, ki so v običajnih pogojih nevidni.

S SECUF lahko ohladi materiale na izjemno nizko temperaturo 1 millikelvina, kar je 1000-krat manj od temperature kozmičnega ozadja. Po besedah Lva Li, vodilnega znanstvenika naprave SECUF, lahko ustvari stabilno magnetno polje 30 Tesla, ki je 600.000-krat močnejše od zemeljskega magnetnega polja.

V napravi je mogoče doseči ultravisok tlak 300 GPa, ki je skoraj enak tlaku v Zemljinem jedru. Ustvarja lahko ultrahitre laserske impulze, ki trajajo 100 attosekund, kar je milijardinka milijardinke sekunde, in tako zajame dinamiko elektronov v realnem času.

V ekstremnih pogojih materiali pogosto kažejo »čarobno« vedenje. Na primer, superprevodnost - pri kateri električni upor izgine - se pojavlja le pri zelo nizkih temperaturah. Poleg tega se nekateri običajni materiali pod visokim tlakom spremenijo v superprevodnike.

Na podlagi SECUF naj bi znanstveniki odkrili več superprevodnih materialov pod visokim tlakom in celo superprevodnike pri sobni temperaturi, kar je zelo pomembno za izboljšanje hitrosti računalniške obdelave, je dejal Lv.

Silna magnetna polja in ultrahitra svetlobna polja znanstvenikom omogočajo, da se poglobijo v mikroskopske strukture in dinamično obnašanje materialov, so pojasnili strokovnjaki.

Te ekstremne pogoje je mogoče kombinirati glede na različne raziskovalne potrebe v SECUF, kar omogoča napredne poskuse na področju sinteze materialov, kvantnega nadzora in ultrahitre dinamike ter zagotavlja eksperimentalno platformo brez primere za raziskave na področju znanosti o materialih, fizike in kemije, je dejal Lv.

Dokončanje objekta je znatno okrepilo celovite kitajske zmogljivosti na področju temeljnih in aplikativnih temeljnih raziskav na področju znanosti o materialih in sorodnih področjih. Po besedah Cheng Jinguanga, namestnika direktorja IOP, lahko raziskovalci izvajajo študije o nekonvencionalni superprevodnosti, topoloških stanjih snovi ter novih kvantnih materialih in napravah.

Ta eksperimentalna platforma je na voljo znanstvenikom po vsem svetu. Doslej je poskuse v SECUF izvajalo 13 univerz in raziskovalnih ustanov iz 10 držav, vključno z Dansko, Nemčijo, Francijo in Japonsko, nekatere eksperimentalne postaje pa so že dale znanstvene rezultate, je dejal Cheng.

Znanstveniki nameravajo še naprej izboljševati zmogljivosti SECUF-a in hkrati ohraniti njegova vrata odprta za svetovne raziskovalce, da bi k temu »ekstremnemu izzivu« pritegnili več pionirjev, ki bodo odkrili odkritja, ki bodo spremenila človeško razumevanje materialnega sveta.