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由中国科协科学技术传播中心出品，中央广播电视总台影视剧纪录片中心等单位联合制作播出的系列科学纪录片《打开宇宙之门》近期在 CCTV-9 上映。
你知道提供各种极端条件进行实验的地方在哪里吗？物质状态随着外界条件变化发生怎样改变?在 1 秒钟的 1 亿亿分之一的时长里超快光场能完成哪些活动？
答案揭晓！
先来看视频：
以下部分文字介绍：
（阅读大约需要 2 分钟）
一般来说，当加热到 100 摄氏度，水会变成水蒸气，当温度降到0摄氏度，水又会变成冰。碳在高温高压条件下会变成钻石。也就是说，物质的状态会随着外界温度、压强等条件的变化而发生改变。
如果这些条件趋于极致，物质世界也将发生不可思议的变化。比如导电材料在极端低温条件下电阻会消失，变成超导体。
但是创造这些极端条件却并非易事。中国科学院物理研究所综合极端条件实验装置，就是可以提供各种极端条件进行实验的地方。实验站是怎样打造出这些极端条件的呢？
实现高压条件的原理，基于一个经典的力学公式，即在压力一定时，面积越小，压强越大。但是，做到将超高压强值增加到 300 吉帕斯卡这个数量级却并非易事。
高压实验室产生的超高压强，已经接近地心处的压力。
中国科学院物理研究所综合极端条件实验装置高压原位多物理量协同测量实验站研究员于晓辉说：“我们产生高压强的主要的实验设备叫作金刚石对顶砧，就是两个金刚石对顶，通过砧尖这个面，它尺度很小，只有微米级，就可以产生百万大气压以上的一个超高的压强。”
在超强磁场实验室里，通过使用特殊的超导材料，使得电阻几乎为 0，可以通过加大电流的方式，把磁场数值调到想要的强度，最大磁场强度可以达到 30 特斯拉，这个强度比地球磁场高出 60 万倍。
“现在有 20 特斯拉磁场，是地磁场的 40 万倍。通过这里我们可以看到，当我把一个起子放在这里，可以看到它可以浮起来，说明这里已经有磁力线是这么经过的，表示它已经有磁场了。”中国科学院物理研究所综合极端条件实验装置强磁场核磁共振实验站特聘研究员周睿介绍道。
中国的北方，最低温度能达到零下 50 摄氏度左右，但是在亚毫开极低温实验站里，这里的温度可以接近绝对零度，即零下 273.15 摄氏度。
要达到如此极端的低温，很重要的一个制冷方式就是核绝热去磁制冷。
核绝热去磁制冷，就是通过施加磁场使得制冷剂无序自旋的原子核变得有序，释放热量，然后去除磁场，通过原子核的自旋，从有序再次变到无序过程中的吸热现象来实现的。
超快光场就是超快激光，它的持续时间甚至可以比 1 秒钟的 1 亿亿分之一还短，在这么快的时间里，其实正在发生很多事情：电子在原子核周围移动，分子改变性状等等。用超快光场可以激发出跟它们运动速度一样或者更快的光，去跟踪观察或者撞击改变它们的路径，进而发现微观改变后物质宏观性状的变化。
不仅可以实现单项极端条件，还可以将极低温、超高压、强磁场、超快光场等不同的极端条件综合起来应用，是这个大科学装置最显著的特点。
发现更多高压下的超导材料，甚至室温超导材料，寻找到极低温下物质的新量子态和超固态，发现强磁场下新的物理过程，探测到阿秒时间尺度下电子运动的轨迹，发现新的物理现象并发掘其应用价值，为人类探索未知世界创造前所未有的机遇。
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来源丨中国科协之声
责编丨符思佳
审校丨徐来、林林
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