你知道那些对你的答案从来都不满意的孩子吗?当成年人用闪烁其词或无知的回答来回答他们的问题时，他们就像小比特犬一样，不会放手。“但为什么呢?”他们一次又一次地追问。“怎么?”
查理·萨纳布里亚不是那种孩子。他出生在哥伦比亚，从小就不想惹是生非。
“作为一个孩子，我只想把事情做好。我想取得好成绩。我想成为足球队的一员。我非常勤奋，只是受到认可的驱使，”现年29岁的萨纳布里亚说，他的声音带有他的母语西班牙语的痕迹。
他认为生活是一系列需要检查的箱子。他说:“比如，完成这一步，把它做完，把它做好，然后继续下一步，然后再下一步，再下一步。”
这些步骤包括进入一所好大学，并在科学领域找到一份体面的工作。结果他两样都有，先是在佛罗里达州立大学(Florida State University)攻读机械工程学位，然后在附近的国家磁实验室(National MagLab)做兼职爱游戏提现客服应用超导中心(ASC)。
在这个过程中，他大脑中的好奇心开关突然打开了。他开始更多地阅读——不是为了上课，也不是为了在实验室里研究铌锡超导体，而是因为他想知道。他涉猎广泛:科学史、宇宙、进化生物学、启蒙运动和美国独立战争。他对知识的渴望与日俱增。他问了越来越多的问题。
一组细丝被加热到400摄氏度，持续8小时。在灯丝的铜锡核心周围形成了会损害性能的Nausite环(弯曲的白色圆圈)，这表明这种热处理方法存在问题。
萨纳布里亚继续攻读博士学位，继续在ASC工作。在他的论文中，他研究了欧洲核子研究中心面临的一个问题。欧洲核子研究中心是大型强子对撞机的所在地。大型强子对撞机是一个27公里长的地下“赛马场”，它使用强大的超导磁体将原子粒子撞击在一起，使人们能够发现自然界中最微小的组成部分，比如希格斯玻色子。欧洲核子研究中心已经在为大型强子对撞机的继任者——未来环形对撞机(FCC)——做计划。FCC的轨道长度是LHC的四倍，有5000多个磁铁，每个磁铁的强度都是现有磁铁的两倍。磁铁的作用是保持粒子沿着隧道的圆形路径移动;如果没有它们，粒子就会像失控的赛车一样冲入曲线。
让这些磁体更强的一个关键是提高磁体内部超导导线的性能。这种金属线由铜基体中的铌锡丝制成，通过高电流产生磁铁的强磁场。萨纳布里亚与制造这些灯丝的布鲁克- ost公司(前身为牛津超导技术公司)合作，看看哪里有改进的空间。
他的具体挑战是找到一种方法来增加导体的电流密度，这将有助于将磁铁的强度从8特斯拉提高到16特斯拉。这意味着将灯丝的直径减少一半以上——从55微米减少到25微米——同时保持电流密度为每平方毫米1500安培。
在苦苦寻找答案
把铌锡原料变成超导导线是一个漫长的过程。首先，金属被拉成细丝，数百根细丝捆绑在一起，套入铜基体中，形成一根电线。这些电线被拧成电缆，然后按照特定的食谱在非常高的温度下“烹饪”。这激活了导线的超导特性，当它们在完成的磁体中冷却到足够低的温度时，它们将发挥超导魔法，传导电流而没有任何能量损失。
查理·萨纳布里亚在他研究用的炉子附近。
Sanabria开始怀疑热处理工艺可以改进。首先，他的研究表明，其他人也有同样的预感。当萨纳布里亚与工程师和技术人员谈论这项技术时，他看到了另一个危险信号。多年来，这项技术一直被用于为研究实验室制造超导磁体。
“我开始问人们，‘为什么这是一样的?为什么没有改变?在这个或那个温度下会发生什么?’”萨纳布里亚回忆道。“这是一个非常简单的问题。没有人能告诉我答案。”
这一过程似乎是在反复试验中产生的。萨纳布里亚说，人们测试了不同的温度和烹饪时间组合，直到他们找到了可行的方法。然后他们坚持了下来。
萨纳布里亚认为“足够好”可以大大提高。受到迈克尔·法拉第、欧内斯特·卢瑟福和其他他读过的科学英雄的启发，他不断提出问题，挑战现状。
“无论是电线工程师还是磁铁制造商，都没有花时间去真正研究电线内部的情况，”他说。“我就是这么做的。”
通过金相学和显微镜，Sanabria仔细观察了不同热处理阶段的金属丝。他发现问题在于材料在热处理过程中形成的一种化合物，称为Nausite。事实证明，Nausite(2002年在ASC被发现，并以发现它的学生Michael Naus的名字命名)在热处理过程中起着有益的作用。然而，萨纳布里亚发现，这种好事太多可能是有害的。
Sanabria与布鲁克- ost的合作伙伴一起进行了一系列实验，帮助他们改进了现有的三级热处理。每个阶段持续两天，每个阶段的温度都更高，最后阶段达到650摄氏度。萨纳布里亚想出了一个两步的方法，使用稍低的温度，但更长的烹饪时间，效果更好。
有多好?修改后的处理产生了明显更薄(直径35微米)的细丝，电流密度为每平方毫米1400安培，仅比目标1500安培少100安培。
“他已经非常接近了，”ASC主任David Larbalestier说，“非凡的是，他正在用今天的产品之一来做这件事——只是向布鲁克- ost展示如何以更高效和有效的方式制造铌锡。”
从宏观的角度来看
萨纳布里亚使用扫描电子显微镜在原子水平上观察材料的结构。他使用这项技术已经有8年了，这段时间足以让他在这方面相当熟练——但也足以让他知道，花太多时间盯着微小的东西会让一个人失去远见。
这就是为什么在他的博士工作期间，萨纳布里亚每天都要抽出一两个小时来呼吸一下空气，阅读一下他的研究的更广泛的背景:磁铁制造的历史，夸克和强子，宇宙的起源。
他说:“对我来说，把大局放在那里，从头到尾理解一切是非常重要的。”“我认为这是我成功的主要原因:因为我花了时间去真正地挖掘和理解。”
Larbalestier还能想到其他一些萨纳布里亚成功的原因。
“查理的伟大之处在于他非常有创造力和精力充沛，”Larbalestier说。“他的性格非常积极。他知道如何让人们一起工作，他创造了一种兴奋感。”
萨纳布里亚完成了他的任务博士论文很快就会进行下一个挑战。当他回顾这一长达数年的过程时，他得出了几个教训。首先，保持好奇心。第二，打破传统思维。也许最重要的是，要忠于科学方法。
“作为人类，我们已经开发了一种方法，考虑到我们人类是容易犯错的，我们倾向于犯错误，”萨纳布里亚说。“这个系统，科学的方法，是一个万无一失的系统，它拒绝不起作用的东西，而接受起作用的东西。”
“这就是科学的工作方式，”他继续说道。“你问了一个问题，如果你没有找到让你满意的答案……你就得继续寻找。”
克里斯汀·科因著
图片来源:Charlie Sanabria拍摄的细丝图片。Charlie Sanabria摄影:Stephen Bilenky
