中科院物理所实验室参观纪实

非常有幸成为2019年北京市物理高级研修班学员，并走进中科院物理所进行深度观摩学习。近距离和科研工作者以及科学研究接触，大开眼界，感慨良多。

超导国家重点实验室

3月28日下午，我们学习小组参观了罗会仟老师负责的超导体国家重点实验室。科研工作者都是这样朴实、和蔼可亲，罗老师非常热情地接待了我们，并给我们介绍了实验室正在进行的实验以及实验室概况。

罗会仟老师穿着工作服

实验室正在进行超导材料的研究。罗老师给我们讲解了超导材料的物理特性，超导材料的发展简史，现在科学家们关注的就是用不同材料合成，能够在较高温度下有超导性能的材料。实验室要进行材料的生长，并且对材料进行物理性能检测。

超导特性

科研工作者的工作看起来很枯燥，就是日复一日年复一年地进行看起来是重复的劳动，当然形式上是重复，但是内涵上是在不断创新，改变某一个参数，改变某一个条件，看结果到底发生了怎样的响应，最终得出最佳的状态，那才是我们要的结果，也许是经过千百次的实验才能得到的。

超导材料发展史

所以这个实验室招研究生从来不单只招硕士，都是硕博连读，因为仅仅硕士三年，还完不成一个完整的研究。

在实验室里见识到了更精密的电流表，电压表，电源设备。罗老师现场给我们演示了对超导材料性能的检测。当然要把超导体放在一个电路中。要测量超导体的电阻随着温度逐渐降低的变化情况，在电脑中实时显示出图像，就会看到超导体电阻为零的临界点。

科学家们自己搭的电路

需要给超导体降温，本次实验需要降到2k以下。用的是氦，需要用制冷压缩机。降温的装置是科研人员们自己设计制作的，原来真正密封得好的居然不是我们中学物理实验所见的用凡士林油，而是用金属和普通的橡胶圈，当需要制冷的温度再低的时候，橡胶圈也不好用了，只能用很硬的金属密封。这个和我想象的不一样，为什么是硬的金属呢？罗老师说他们很多时候做实验就是在不断拧螺丝，要做很多的体力活，需要用螺丝把两个金属间的压力增大，这样他们就能起到很好的密封作用。这时我忽然理解了，其实就是物体间距离足够近的时候，达到了分子间引力作用的范围。

还了解到一个信息就是，氦的来源问题，因为国内没有这样的矿产资源，需要依赖进口，所以实验室设计了氦的回收系统，回收率能够达到98%。虽然回收系统在建造设计实验室的时候增加了工作量，但是资源（特别是这种稀缺资源）的可回收利用真的是一件利国利民事。

我还问了一个问题，既然中国没有氦的矿藏储备，我们可不可以利用氢元素的聚变来实现呢，但是后来自己又给否定掉了，因为聚变也是很难发生的呀。

特别备注：在参观的过程中，我觉得自己就是一个十万个为什么，不过这种参与的感觉很好。人生就是要不断去探索，始终保持好奇心。

降温过程大约要历时一个半小时，所以我们中间又参观了其他的实验，用x射线来给生长的材料拍照片，观察他的特性。数据记录用的都是科研工作者们自己编写的程序。

给材料拍照片

了解了一下整个实验室这些固定设备的经费，几十万就算便宜的，有些几百万甚至更多。记得魏洪祥老师的讲座就曾经说，科研工作者们就是用国家的钱在做自己喜欢的事，果然是国家的好大一笔钱。

最贵最牛的就是一个生长炉——制作超导体材料的装置，高压光学浮区单晶生长炉，全世界只有4台，中国有两台，其中有一台就在我们参观的实验室。恰好当天这个炉子没有在进行实验，我们还可以看到它里面的样子。它工作时噪音非常大，整个实验室几乎没法呆人。超导材料的生长需要高温高压等条件，这个炉子可以满足这些需求，同时还可以用摄像头监控到里面的情况，因为工作时需要把它密封。为了使能量更聚焦，利用了光加热，反射面采用了一个椭球的抛物面，并且材料表面是镀金的。我们在电脑里看到了它工作过程的录像，原来材料是通过这样的方式合成的。

最贵的炉子

在实验室里，我们几位老师又亲自体验了一下超导磁悬浮实验，体验了它的抗磁性。

终于正在降温的超导体电阻马上要降为0了，我们都集中到电脑屏幕前，等着那一个神奇时刻的来临，突变就在那一时刻发生。

零电阻发生时

心里莫名地感动，原来一切都不是绝对的，随着外在条件的变化，内在的秩序也在发生变化，有时这种变化竟然是本质上对立的。这是自然的逻辑，也是内心的逻辑。

国家重点超导实验室的科研工作者们，走在科技的最前沿，用他们创造性的工作，践行着科技强国的梦想，实验室的多项研究在世界都处于领先地位。

作为一个科研工作者，他们的价值和荣耀也就在这里，担负着科技强国的使命。原来我们的岁月静好，就包括他们在负重前行。