走进北京怀柔科学城 看多项大科学装置最新建设进展

作为综合性国家科学中心的承载区——北京怀柔科学城目前正在加速建设。先期布局的五大科学装置稳步推进，部分装置今年有望投入正式运行。下面就跟随总台记者的镜头一起去探访一下这些大装置。

在北京怀柔科学城，我国首台高能同步辐射光源的建筑主体已经完成建设，其内部正在进行科学仪器的安装和调试。

中国科学院高能物理研究所高能同步辐射光源工程总指挥 潘卫民：现在我们正在攻坚1.36公里的储存环。这个储存环要在今年7月份开始调束，年底争取出光。

高能同步辐射光源是世界上亮度最高的第四代同步辐射光源之一。从空中看这个建筑就像一个放大镜，特别的是，这个放大镜可以发射比太阳亮1万亿倍的光。通俗讲，亮度越高意味着看得更清楚，在这里可以更深层次地解析物质微观结构和演化机制，提升我国国家发展战略与前沿基础科学技术领域的原始创新能力。

中国科学院高能物理研究所高能同步辐射光源工程总指挥 潘卫民：以前我们有这样的同步辐射光源，但是看物质某些方面还不那么清楚，特别是深入的一些物质内部包括一些非常微观的结构，还有整个变化的周期全过程，我们看不到，通过这个光源我们可以看到了，同时也可以看到物质演化整个周期，把这物质的性能提升，进而（可能）产生新的物质。

与此同时，多模态跨尺度生物医学成像设施、子午工程二期等国家大科学装置，都将努力在今年完成国家验收并投入正式运行。国内外科学家的国际化公共服务中心——城市客厅的建设目前也已进入收尾阶段，即将亮相。

集极低温 强磁场 超高压 超快光场于一体

人们对物理世界极限的探寻从未停止。如果说高能同步辐射光源项目是在追求地球上最亮的光，那与它相邻的“中国科学院物理研究所综合极端条件实验装置”追求的则是地球上最低的温度、最高的压力、最强的磁场和最快的光场，帮助我们进行前沿科学研究。

“综合极端条件实验装置”是国家十二五重大科技基础设施项目，集极低温、强磁场、超高压、超快光场等极端条件于一体。利用这些极端条件，可以开展材料合成、物性表征、量子调控、超快过程等物质科学的前沿研究。

中国科学院物理研究所副所长 研究员 程金光：我们这个装置的建设的初衷就是要解决一些科学难题，像包括高温超导的机理、室温超导体以及新奇的量子现象等，这些非常前沿也非常难的一些科学问题。

“综合极端条件实验装置”项目自2017年9月30日开工建设，是怀柔科学城第一个开工的国家重大科技基础设施。目前已经进入试运行阶段，并向国内外用户开放申请，已经取得一批重要的科研成果。

中国科学院物理研究所副所长 研究员 程金光：我们一共征集到了国内外100多家单位700多个课题，目前已经有一些用户陆续到我们实验站上来开展合作研究，重要的科研成果包括分数量子反常霍尔效应、镍基高温超导体的发现以及去禁闭量子临界点等等。

从生物分子到人体的全尺度都可“拍照”

在北京怀柔科学城中，我国首创的生物医学领域的大科学工程——多模态跨尺度生物医学成像设施已经投入试运行，目前设备陆续进场，整体布局日益完善，将可提供从生物分子到人体的全尺度多模态成像能力。

多模态跨尺度生物医学成像设施是全球首个多模态、全尺度、全景式、一体化的生物医学成像技术集群大型设施，也是由我国科学家首创的生物医学成像领域的大科学工程。主要建设内容包括四大装置，即多模态医学成像装置、多模态活体细胞成像装置、多模态高分辨分子成像装置、全尺度图像数据整合装置，提供从生物分子到人体的全尺度多模态成像能力。

多模态跨尺度生物医学成像设施副总工程师 孙育杰：各种各样的物理机制，比如说声、光、电、磁、力、热，这些都可以跟我们的物质产生作用，这个作用可以通过影像的方式展现出来，进而给出我们要研究对象的结构、过程、功能。多模态就是你用这种不同的物理原理得到的图像。我们研究对象从人的米级一直到分子的纳米级，跨越9个的空间尺度，上百台套的设备，有超过三分之一是我们中国的科学家团队来研制的。

多模态跨尺度生物医学成像设施面向生物医学的基础科研和临床研究需求，用于支撑脑科学、肿瘤、心血管疾病等生物医学问题研究。

多模态跨尺度生物医学成像设施副总工程师 孙育杰：我们生理的、病理的这些宏观的表现，它都对应着精细的微观的分子机制，所以我们必须要有能力看到细胞里的这些过程，才能去理解疾病是怎么发生的，进而去设计治疗方案，发展新的药物。

目前，多模态跨尺度生物医学成像设施的二期建设内容，分子影像与医学诊疗探针创新平台正在加速推进，建成后将助力成像设施全功能运行和技术转化，全景式研究和解析生物医学重大科学问题。

打造“虚拟地球” 可研究全球气候变化

作为国家先期在怀柔科学城布局的5大科学装置之一——我国自主研发的首个地球系统数值模拟装置已完成国家验收，并正式对外开放使用，这一装置将为全球气候变化、环境保护等重大问题提供科技支撑。

地球系统数值模拟装置，又称“地球模拟实验室”，是我国首个具有完全自主知识产权的地球系统数值模拟平台。它通过集成大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈和生物圈等多个地球系统圈层的数值模拟软件，构建了一个综合性的研究平台。

地球系统数值模拟装置地球系统模式运行部负责人 张贺：地球系统数值模拟装置实际上是由软件和硬件两部分组成的。它的硬件是一个超级计算机，它的核心实际上是软件，我们把它叫做地球系统模式。用通俗的话来理解，就是数学物理模型把我们这个软件放到硬件上面去，从而可以模拟地球的过去，再现地球的现在，并且预测地球的未来。

地球系统数值模拟装置不仅可以广泛应用于气候变化研究、环境监测与评估和自然灾害预测等领域，在当下最为紧迫的气候变化应对与碳中和领域中，该系统还能够全方位关注全球生态和生物地球化学过程及其与气候系统的相互作用，并在此基础上建立起“生态—气温—二氧化碳浓度—碳排放量”的清晰关系，对温室气体核算、未来升温预估提供有力的模拟支撑，助力碳达峰、碳中和愿景目标的实现。

【责任编辑：杨佳】