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2018年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者Gérard Mourou教授訪問北大并作激光技術(shù)報(bào)告

johnny 來源:北京大學(xué)2018-10-16 我要評論(0 )   

北京大學(xué)百年物理講壇第21講暨北京大學(xué)諾貝爾獎獲得者校園行活動于2018年10月12日在北京大學(xué)舉行。本屆講壇邀請到2018年諾貝爾物

 “北京大學(xué)百年物理講壇第21講”暨“北京大學(xué)諾貝爾獎獲得者校園行活動”于2018年10月12日在北京大學(xué)舉行。本屆講壇邀請到2018年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者——Gérard Mourou教授訪問北大并發(fā)表題為“ELI極端光學(xué)研究及未來發(fā)展:高能量單周期激光科學(xué)”的公開學(xué)術(shù)演講。本次活動由北京大學(xué)主辦,北大物理學(xué)院與國際合作部承辦。

 

下午2時(shí)30分,北京大學(xué)校長林建華教授在英杰交流中心會見了Gérard Mourou, 北京大學(xué)副校長龔旗煌教授,物理學(xué)院副院長胡永云教授、李焱教授,科研部副部長、物理學(xué)院顏學(xué)慶教授,物理學(xué)院劉運(yùn)全教授、肖云峰教授,國際合作部部長夏紅衛(wèi)、副部長嚴(yán)軍,科研部副部長蔡暉等陪同會見。

 

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林建華會見Gérard Mourou

 

 

 

 

 

林建華首先代表北京大學(xué)對Gérard Mourou獲得2018年諾貝爾物理學(xué)獎表示誠摯祝賀,并對Mourou訪問北大并進(jìn)行學(xué)術(shù)交流表示歡迎。他隨后與Mourou探討了其在超強(qiáng)激光領(lǐng)域的重要工作及其廣泛影響,林建華表示,Mourou的獲獎對青年學(xué)子具有極大的激勵作用,相信Mourou與北大學(xué)子的近距離交流會對他們產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。最后,林建華代表北京大學(xué)向Mourou贈送北京大學(xué)建校120周年校景盤以作紀(jì)念。

 

下午3時(shí)30分,Gérard Mourou在北京大學(xué)物理學(xué)院西樓思源多功能廳發(fā)表學(xué)術(shù)演講,來自北京大學(xué)及兄弟院校的600余位師生聆聽了大師的精彩演講,演講由李焱主持。

演講正式開始前,龔旗煌向Gérard Mourou頒發(fā)“北京大學(xué)百年物理講壇紀(jì)念牌”。

 

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龔旗煌向Gérard Mourou頒發(fā)“北京大學(xué)百年物理講壇紀(jì)念牌”

 

 

 

 

 

演講中,Gérard Mourou首先介紹了什么是啁啾脈沖放大技術(shù)(CPA)。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明極大地提高了激光的功率,例如可以達(dá)到10PW(1PW=10^15W)。同時(shí),他還介紹了一些啁啾脈沖放大技術(shù)在科學(xué)上的應(yīng)用,比如激光質(zhì)子加速器和尾場電子加速器。值得一提的是,正是因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明,Mourou及其學(xué)生Donna Strickland榮獲今年諾貝爾物理學(xué)獎。Mourou提到,通過與北京大學(xué)激光加速實(shí)驗(yàn)室(CLAPA)合作,他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種新的質(zhì)子加速方法,即單周期激光驅(qū)動質(zhì)子加速(single-cycle laser acceleration,SCLA),相比已有的光壓加速可以提高質(zhì)子加速效率3-4倍,有望加速質(zhì)子到數(shù)GeV??茖W(xué)家們已經(jīng)計(jì)劃將單周期的激光脈沖通過相對論壓縮成單周期的x射線激光。Mourou認(rèn)為,通過這項(xiàng)研究,科學(xué)與技術(shù)將會很快進(jìn)入Exa瓦(10^18W)和仄秒(10^-21s)時(shí)代。隨后他還介紹了x射線激光脈沖的應(yīng)用,比如 x射線晶體加速器可以進(jìn)一步提高激光的加速梯度。最后,Mourou展望了超強(qiáng)激光物理領(lǐng)域的前景,指出超強(qiáng)激光仍然具有很大的發(fā)展空間(“The best is yet to come”)。

 

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Gérard Mourou發(fā)表演講
 
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演講現(xiàn)場

 

 

 

 

 

 

演講結(jié)束后,現(xiàn)場師生針對一些感興趣的問題與Gérard Mourou進(jìn)行了近距離的交流和互動。

 

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現(xiàn)場學(xué)生提問

 

 

 

 

 

 

個(gè)人簡介:

Gérard Mourou,法國科學(xué)家,教授。電子工程與高能激光領(lǐng)域的先驅(qū)之一, 因與加拿大科學(xué)家Donna Strickland一起發(fā)明啁啾脈沖放大技術(shù)(chirped pulse amplification, CPA),榮獲2018 年諾貝爾物理學(xué)獎。在長達(dá) 50 余年的科研生涯中, Mourou在激光技術(shù)領(lǐng)域作出諸多開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。在Mourou等人的推動下,歐洲于2012年啟動了極端光基礎(chǔ)設(shè)施(Extreme Light Infrastructure,ELI),這一設(shè)施的三大實(shí)驗(yàn)室分別位于捷克、匈牙利和羅馬尼亞,擬建設(shè)10拍瓦量級的超強(qiáng)激光器。這類激光器不僅可用于高能粒子加速、極端高亮度X和伽瑪光源、光核物理,還可以用于非線性真空物理等來檢驗(yàn)量子電動力學(xué)基本規(guī)律。目前我國在北京大學(xué)、上海交通大學(xué)、清華大學(xué)、中國科學(xué)院上海光機(jī)所、中科院物理研究所、中國工程物理研究院、高能物理研究所和國防科技大學(xué)等單位均建有與超短超強(qiáng)激光及其應(yīng)用相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室,與Mourou也有良好的互動及合作。

Gérard Mourou和Donna Strickland在20世紀(jì)80年代末發(fā)明了CPA技術(shù)。該技術(shù)利用了短脈沖激光具有很寬頻譜的特點(diǎn):首先利用一對光柵對短脈沖激光在時(shí)間上展寬上萬倍,然后將其通過晶體等介質(zhì)進(jìn)行能量放大至晶體破壞閾值的極限,接著在真空中通過另一個(gè)對光柵將放大后的激光脈沖壓縮至原來的脈沖寬度。該技術(shù)從發(fā)明至今,已經(jīng)將激光脈沖的強(qiáng)度和功率提高了7-8個(gè)數(shù)量級,由此將激光與物質(zhì)相互作用研究推進(jìn)到之前難以想象的新領(lǐng)域。目前采用CPA放大技術(shù)的激光器已經(jīng)可以產(chǎn)生脈寬在幾十飛秒(10-15秒)、峰值功率達(dá)到拍瓦(10^15瓦)的激光脈沖。目前全球有數(shù)十個(gè)實(shí)驗(yàn)室開展基于這種超短超強(qiáng)激光脈沖的基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用研究。CPA技術(shù)為基礎(chǔ)科學(xué)以及應(yīng)用科學(xué)研究開拓了全新的領(lǐng)域,它能夠讓激光以極高的精確度在各種材料上進(jìn)行切割、鉆洞等操作,因而在工業(yè)和醫(yī)療等方面具有廣泛的應(yīng)用。在基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域,CPA技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛而深入,從超快非線性光譜、阿秒科學(xué)、新型高能粒子加速器,到高能量密度科學(xué),乃至激光核聚變研究。2010年,Nature曾經(jīng)預(yù)測了今后十年六項(xiàng)與激光有關(guān)的科學(xué)突破,其中四項(xiàng)與超短超強(qiáng)激光緊密關(guān)聯(lián),包括臺面電子和質(zhì)子加速器、激光聚變、全光鐘和阿秒科學(xué)等。

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諾貝爾獎,激光技術(shù),CPA
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