超引力场如何解读“万年凝视”（学者讲科普）

网友：最近看到新闻，浙江杭州一家大型重型装备企业又传来好消息。超重力离心力模拟及实验装置部分核心设备已正式使用。这个设备是用来做什么的？哪些黑科技正在被“解锁”？ 在浙江省杭州市西部的科创走廊里，白顶红墙的建筑格外引人注目。它是国家主要科技基础设施超重力离心机模拟实验设施（CHIEF）的所在地。前段时间，该设施的部分基础设备正式投入运行。这种完全由日本自主研发的大型科学装置，模拟了比地球引力强数千倍的“超重力场”，实现了科学研究中的“时空压缩”。 提供极端的实验条件来探索传质规律。 S科学家通常将地球表面的重力加速度称为恒重力。任何小于正常重力的物体都称为微重力，大于正常重力的物体称为超重力。 在生活中，人们有时会感受到超重力的存在。 “比如，坐过山车时有人拉着你脸的感觉，飞机上升时的压力感，这些都是这些。”陈云民表示，超重力科学研究有助于打破现有的认知极限。 陈运民介绍，超重力离心实验与模拟装置的核心装置CHIEF1300就像一个巨人，挥动手臂，使尖端的吊篮高速旋转，产生强大的超重力场。超重力离心机利用高速旋转产生的离心力来模拟比地球重力大100甚至1000倍的“人造重力场”。感谢无数为了解决极端重力条件下发生的影响，研究人员可以研究质量传递的规律，例如地质演化和行星形成的规律。超重力环境实验装置是大型工程防灾减灾、地球深处和深海资源开发、地下空间利用、新材料开发、地质过程研究等领域的重要科研工具。 新推出的CHIEF1300制造机具有世界一流的产能1300克/吨（重力加速度/吨）。模型制备机CHIEF1300及其“兄弟”CHIEF1900大型超重力离心机和正在建设中的CHIEF1500高速超重力离心机共同构成了该设备的主线。未来，实验大厅内将沿南北轴线放置三台离心机，实验大厅面积将超过3万平方米，d 每个控制室和飞机测试设备仓库将被分为左右两侧。一旦6.4米长的手臂开始旋转，CHIEF1300的篮子可以创造出高达300倍地球重力的环境，为科学家研究传质规律提供极端的实验条件。 多学科共同努力，让CHIEF的建设更加“学术化”。 超快的作业速度、更长的机械臂、更严酷的作业条件……CHIEF取得的多项“最佳”，折射出研发背后的艰辛。 研究团队由来自浙江大学的科学家和工程师组成，他们具有建筑、控制、软件、能源、环境、材料等领域的专业知识。他们跨学科合作，使 CHIEF 的复杂系统更加“可知”。 例如，超重力离心机高速旋转时会产生大量热量，从而导致离心机发生故障。离心机发生故障。客人的环境很快升温。为了确保飞机上离心机和设备的安全，团队设计了真空温度控制系统。采用吸风、通风、冷却等多种组合方式去除离心机高速旋转时产生的热量，确保离心机高速安全稳定运行。 “通过控制离心加速度和加载，我们希望创造一个多相材料从瞬态到万年时间尺度、从原子水平到千米空间尺度、从常温常压到高温高压运动的实验环境。”陈云民说。 整个施工过程中都出现了技术挑战。其中，主机房基础矿井工程长99米，宽27米，最大深度38.3米，创下迄今为止的纪录。浙江省最深的公共建筑基础矿井。 “从百米水平基坑支护的安全，到超长离心主轴的精密制造，都需要探索和创新，每个环节都加油。” CHIEF总工程师、浙江道生大学求是特聘教授凌表示，项目组实行全过程监控、实时反馈，对基坑支护结构进行全方位、多角度监测，确保了工程安全进展。 电气基础设施“坚固”，离心机“稳定”，空中设备在实验室“安全”运行，为 CHIEF 进行更复杂的动态实验奠定了基础。 “超能力”给科学研究带来新可能 当你进入实验室走廊时，你会发现六个实验室中有 18 个飞行装置，每个装置都执行着自己的任务。 “事实上，t我们日常生活中使用的洗衣机会产生很大的离心力，而医学实验中使用的离心分离机则具有较高的离心加速度。但它们都有缺点：进入量少，抗平衡能力较低。”陈云民说。“因此，我们主要研究的是如何增加在较高离心加速度下可以支撑的重量。” 这18项装置中，6项为世界首创，12项技术指标达到国际最高水平。陈运民将这种在高速离心机中进行的动态变化和多元素实验描述为“让孙悟空在离心机里翻筋斗”。 谈到实验性深海高压温控装置，陈云明说：“该装置的重要使命是攻克安全开采天然气水合物（可燃冰）的全球性挑战。 “可以准确再现低温高压环境”可以直观地研究深海水合物在开采过程中的相变和分解规律​​，为其安全高效利用提供重要的科学依据。 “这种未来的能量。” 实验设备展现了它的神奇力量。 “波浪与海啸”仪器重点破译巨浪和海啸对海洋工程的影响机制。超重力振动台可以模拟100米高9级地震现场的灾难模式。 500km/h高速列车底板动力效应装置可为我国下一代高速列车底板设计提供验证平台。超重力定向凝固熔铸炉具有超重力和1600摄氏度的高温，在协同作用下致力于锻造性能优异的新一代合金材料。 我们如何获得神奇的能力想要将时空“压缩”到超重力场中吗？陈运民解释道：“通过将土壤污染物迁移实验装置与超重力离心机连接，我们可以模拟污染物在地下的运动，大规模迁移和长期迁移。现实中，研究污染物迁移需要几千年，但模拟超重力场实验可能只需要一天。可以说‘一日是一座山，一千年是一个世界’。” 这种“时空压缩”效应使科学家能够在实验室中完成以前不可能完成的实验。如今，利用“超能力”进行科学研究的范围不断扩大。两台更大容量的离心机正在安装和建造中。陈云民表示，希望CHIEF为中国乃至全球科技创新提供有力支持。 《人民日报》（2025年11月8日第07页）