在物质世界中，一系列微观运动过程发生在超快时间尺度内，如分子转动、量子退相干及过渡态化学反应发生在皮秒(10-12s)时间尺度上，分子的转动、解离及固体表面电荷转移发生在飞秒(10-15s)时间尺度，而电子的运动大多发生在更快的阿秒(10-18s)时间尺度。对这一系列复杂过程的研究是理解物理机制、实现物态调控不可或缺的手段，并为揭示新颖的物理现象和机制、新材料与结构设计提供新思路。超短超强激光可作为探测与操控微观世界超快动力学行为的灵敏探针。

温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上是描述物体分子热运动的剧烈程度的物理量，温度对物质世界有着极其深刻的影响。不同的物理过程对应不同的温度，同时不同温度下将发生不同的物理过程，比如由于核聚变太阳表面温度约为6000K，氢气在空气中燃烧温度约为1430K，液氮温度约为77K。在较高温度下，热运动会掩盖大多数宏观量子效应，因此更多的物理信息需要在低温下才能体现，如超导，超流，稀薄气体的玻色爱因斯坦凝聚等量子效应。

建设中的低温超快强场实验平台通过闭循环低温制冷机及样品选择等方案，能够制备多种具有不同复杂度的低温体系，如孤立原子/分子，二聚体到多聚体，团簇，及超流氦纳米液滴体系，实现覆盖0.37K-200K宽温域低温样品分子制备。特别地，氦纳米液滴具有0.37K的平衡温度，被称为理想的低温纳米制冷机。在临界温度以下时，液氦将由常规流体转变为超流体，能够完全无阻力地流经极细的管道或狭缝，表现出零阻尼的超流特性。过去的一个多世纪中，对超流的研究已经诞生了七位诺奖得主，直到今天，超流依然是物理学研究的前沿方向。

在实验中，超快飞秒激光脉冲作用于研究体系后将产生离子和电子碎片。先进的离子-电子符合测量探测谱仪(COLTRIMS)能够实现对单个离子和电子的关联测量，即能够筛选出来自一个母体的离子和电子碎片，极大地提高实验信噪比和可信度。通过先进的泵浦-探测技术，能够提取光-物质反应时刻和光激发后的超快动力学信息，为研究不同复杂度的低温样品的一系列超快运动过程提供可能。