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日志

 
 

中国极光Ⅰ号到极光Ⅲ号超短超强激光装置曝光  

2011-01-07 09:41:53|  分类: 评论 |  标签: |举报 |字号 订阅

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穿上防尘防静电的实验工作服,戴上帽子和鞋套,再被“一阵风”吹过后,记者得以与“极光Ⅱ号”与“极光Ⅲ号”亲密接触。 

    这个乍一看更像“仓库”的实验室位于中科院物理研究所最“年长”办公楼的4层。经过11年的努力,这个实验室的研究成果代表着人类在高能量密度物理研究领域的最前沿追求,但在1999年,当这个创新群体的学术带头人张杰院士刚回到中科院物理所时,这里还是个图书室。回国后,张杰在物理所开辟了“超短超强激光与物质相互作用”研究方向,而图书室也就成为他与群体最早的成员魏志义教授当时最简陋的实验室。

      “那时候,只有这么大一点地方摆着一些简单的设备。”光物理重点实验室教授李玉同指着如今放置他们自主研发的真空靶场实验设备的一小块区域告诉记者。如今,这里摆满了应各种尖端实验需要而“个性化研制”的实验设备,设计者就是他们自己。 

    就是“这么大一点地方”,从1999年年底自主研制成功1.4TW(太瓦)的“极光Ⅰ号”超短超强激光装置,到2001年20TW的“极光Ⅱ号”,再到2006年研制的350TW“极光Ⅲ号”,几年间,该群体实现了激光装置的“三级跳”,成为全球范围内最早拥有百TW级激光装置的少数实验室之一,并在此基础上开拓了我国相对论强激光物理研究的新领域。

      事实上,50年前的5月16日,一名32岁的工程师搬动了加州Hughes研究实验室里的一个开关,从粉红色水晶里产生了一束光,这就是激光诞生的时刻。此后20余年里,激光技术飞速发展,被应用于大批量传输和存储数据、精密测量、天文望远镜等方面。 

    然而,从上世纪60年代中期开始,激光技术却因无法进一步大幅提高功率而陷入停滞期,直到1986年美国物理学家率先提出并实现了“啁啾脉冲放大技术”(俗称“超短超强激光”),激光科技才又得以快速发展。到上个世纪末,这种技术已经将激光效率提高了百万倍以上,使得只有在“核爆炸”中心或者在太阳中心存在的极端物理条件天体物理现象中的极端物理条件可以在强激光实验室中实现,为物理学研究打开了一片新天地,并得以让人们在更加极端的条件下检验物理学的基本定律和探索新的物质形态。

 

    恰逢其时,分别在物理实验、理论模拟、激光技术领域各有所长的张杰、盛政明、魏志义3人先后回国,并以他们为核心凝聚成一个创新能力极强的“三角形”结构的研究团队,李玉同、陈黎明、鲁欣、董全力等都是这个团队的成员。

 

    2004年,国家自然科学基金委员会正式批准立项,资助“超短超强激光科学的若干前沿问题研究”创新研究群体。该团队3个方向互相促进的效应得以充分显现。

 

    “做物理实验研究的相当于‘客户’,根据实验需要对激光器提出要求,而不断提高性能激光装置和探测设备又可促进更新的物理实验,同时,为了解释实验中的创新发现,理论模拟研究是至关重要的,这也是在实验的基础上,进一步提出新物理概念和理论的基础。”李玉同说。自2006年底张杰担任上海交通大学校长开始,该群体成员就分散在北京、上海两地,但这丝毫没有影响团队间的融洽与合作。“张杰老师虽然非常忙,但他依然把握整个群体的研究方向,如果我的手机在晚上10点半以后响起的话,那多数是他打来的。”

 

    正因有了这稳固的“三角形”结构,该群体在强激光科学的若干前沿领域,如与快点火激光核聚变相关的核心物理问题、基于激光等离子体的新型粒子加速、新型辐射源、超强激光脉冲在大气中长距离传输、实验室天体物理等方面均取得了一系列原创性成果。

 

    “在高能量密度物理研究领域,我们的研究处于世界最前沿。”李玉同自信地说。事实上,在创新群体基金项目执行6年里,该团队共发表SCI论文197篇,其中有许多论文,都发表在物理学最权威的国际刊物上。这些研究成果,为他们赢得了国际同行的认可和良好的学术声誉。

 

    “只要有本领域的学术会议,会议的组织者都愿意请我们去介绍我们的最新研究成果、或者邀请我们写综述论文介绍我们群体的研究工作,国外同行还愿意主动找我们合作,这都是因为我们的研究群体在国际同行中得到了公认的学术地位。”李玉同说。

 

    在创新研究群体项目执行的6年间,群体先后受邀为5家专业学术刊物撰写专题综述论文,全面介绍研究群体的科研进展,并多次受邀在重要国际会议上作报告。

 

    他们自行研制的性能先进的超短超强激光装置、自行研制的各种诊断设备,以及理论模拟能力均可与世界上最好的高能量密度物理实验室媲美,吸引了来自意大利、英国、法国、日本和韩国的科学家前来他们的实验室进行联合科学研究。到目前为止,在他们的实验室已经进行了11次联合实验

 

    而不久的将来,当国外科学家再次前来该实验室,没准就能使用到更先进的平台和更好的环境。“现在这里场地已经不够用,等新大楼建好后,我们就会搬过去。”李玉同说。

 

    群体名片

 

    中科院物理所“超短超强激光科学的若干前言问题研究”创新研究群体主要成员:张杰、盛政明、魏志义、李玉同、翁羽翔、金奎娟、陈黎明、马景龙、鲁欣、滕浩、董全力、王兆华。

 

    该群体对相对论强激光科学中的若干重要前沿问题进行了创新性研究,开拓了我国相对论强激光研究的新领域,在超短超强激光技术、新型辐射源、超强激光脉冲在大气中长距离运输等方面取得了一系列原创性成果,并建立一支具有创新潜力和冲击国际前沿能力的研究团队,使我国在该领域占有一席之地。

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