中国真空学会

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科普专题

看不见的基石:真空技术如何托起前沿科学的突破(上)

发布时间:2025年12月17日 来源:EDWARDS真空解决方案

 

EDWARDS

(科学真空)

 

在科研的世界里,真空远非“空无一物”,它是无数突破性发现的“舞台”。从捕捉宇宙涟漪到驾驭恒星能量,从操控量子态到复现太空环境,都离不开真空。今天,我们就来聊聊空技术如何成为前沿科学的基石

 

 

Part 01

高能物理的“超净赛道”

 

高能物理 (HEP)研究基本粒子及其在很高能量下的相互作用。HEP 研究通常涉及使用粒子加速器,让粒子加速至极高速度并碰撞。科学家通过分析在这些碰撞中产生的粒子,可以了解基本粒子的特性和行为及其相互作用。在这一精密的研究过程中,这条“赛道”必须极致洁净,任何残留的气体分子都会像路上的障碍物,导致粒子偏离方向或损失能量。超高真空(UHV) 技术为粒子束扫清道路,确保每一次碰撞都能精准揭示微观世界的奥秘。

 

 

Part 02

高功率激光:锁定转瞬即逝的瞬间

 

高功率激光束越来越多地被用于研究广泛的领域,从基础物理学的新领域到医学科学、太阳能材料研究和核材料管理方面的应用。

这些激光束必须经过多个放大器才能在很短时间间隔(10-18 秒或更短)内产生强大的脉冲,但它的产生需要极其稳定的环境。复杂的真空系统在此扮演关键角色,它确保激光在放大和传输过程中不受干扰,为科学家提供了一个完美可控的“舞台”。

 

 

Part 03

引力波探测:聆听宇宙的涟漪

引力波探测

 

引力波是时空弯曲中的涟漪,它以波的形式从双星系统等源头向外传播。探测引力波需要极其洁净与稳定的干涉仪环境。超高真空系统为长达数公里的干涉仪臂创造了几近星际的真空环境,将光束路径中的气体分子干扰降至极致,使得探测时空中的微弱涟漪成为可能

 

 

Part 04

核聚变:为人造太阳创造“极致环境”

 

核聚变研究旨在模拟太阳内部的反应,通过氘、氚等轻核的聚变释放巨大能量。为实现可控聚变,燃料需在磁约束装置中被加热至上亿摄氏度,形成等离子体。

这一过程对真空环境提出了极致要求:首先,必须依靠大型真空系统在反应堆内建立并维持极高的真空度,从而保障等离子体的纯净与稳定;同时,整个系统还必须能够耐受后续极端高温、强辐射与强磁场的严酷考验。因此,先进可靠的真空技术是实现可控核聚变不可或缺的关键环节。

 

 

 

Part 05

实验室的“多面手”

 

从非常小的学校实验室到国际研发项目,真空都在促进全球的教育发展和科学进步,真空技术早已是跨学科研究的通用语言。无论是化学的高效蒸馏与合成,材料科学的表面分析,生物学的冷冻干燥、电镜制样,还是纳米尺度的原子级制造,一个可靠、洁净的真空环境都是实验成功和数据准确的保障