羲和,神話中的太陽之母。
在上海,一座以“羲和”命名的激光裝置,可以發(fā)射出相當(dāng)于十個太陽能量的超短超強激光。這道激光,照亮了前沿科學(xué)探索之路。
羲和激光裝置模型圖 本文圖片均由澎湃新聞記者 朱奕奕 攝
5月22日上午,由上海市委網(wǎng)信辦、上海市科技工作黨委聯(lián)合主辦的“策源之力”媒體行走訪中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所超強超短激光裝置。澎湃新聞(www.thepaper.cn)記者獲悉,該項目裝置的最高峰值功率為12.9拍瓦,已打破世界紀(jì)錄,并面向科研和企業(yè)用戶開放。
激光脈沖峰值功率達(dá)到拍瓦(即PW,10的15次方瓦,千萬億瓦)、脈沖寬度達(dá)到數(shù)十飛秒級(即fs,千萬億分之一秒)的超短超強激光光源,是人類已知的最亮光源,能在實驗室內(nèi)創(chuàng)造出前所未有的超高能量密度、超強電磁場和超快時間尺度的綜合性極端物理條件。
“1拍瓦相當(dāng)于全世界發(fā)電總功率的100倍,10拍瓦在脈沖壓縮后寬度達(dá)到飛秒量級時,就相當(dāng)于10個太陽輻射到地球總功率匯聚到一根頭發(fā)絲上。所以我們將這里稱為羲和?!睆妶黾す馕锢韲抑攸c實驗室研究員於亮紅說。
如此極端強度的激光,不僅能夠用作加速器,幫助科學(xué)家獲取高能電子束、離子束,甚至還能產(chǎn)生X射線、γ光、正負(fù)電子對。相較于傳統(tǒng)加速器,激光加速器的優(yōu)勢在于加速梯度可提升一萬倍左右。這意味著,把電子加速到非常接近光速,只需幾個厘米的加速距離。
俯瞰羲和裝置
正因如此,這道光,在激光加速、激光聚變、原子分子物理、材料科學(xué)、核物理、等離子體物理、高能量密度物理、天體物理、核醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用價值,是國際科技競爭重大前沿領(lǐng)域之一。
追尋這道光,科學(xué)家團(tuán)隊和科技工匠們突破國際壟斷,自主創(chuàng)新,解決了一系列關(guān)鍵技術(shù)難題,并自主研制出了國際最大口徑235mm的鈦寶石晶體。
從2016年1月4日立項,到2020年12月28日通過驗收,項目裝置從實現(xiàn)10.3拍瓦激光放大輸出,到最高峰值功率達(dá)到12.9拍瓦,打破了世界紀(jì)錄。
2021年以來,裝置面向用戶開放,為基礎(chǔ)前沿科學(xué)研究提供了先進(jìn)的研究手段;該裝置產(chǎn)出的多項實驗結(jié)果也登上了國際頂級科學(xué)期刊《自然》。
“基礎(chǔ)研究做好之后,就可以開展一些跟企業(yè)或者跟民生有關(guān)的重要的應(yīng)用。”於亮紅介紹,上海超強超短激光實驗裝置還催生出了專殺癌細(xì)胞的激光驅(qū)動質(zhì)子刀,并成功產(chǎn)出反物質(zhì)——超快正電子源。
要實現(xiàn)“從跟跑,到并跑,再到領(lǐng)跑”的飛躍,於亮紅表示,要在激光領(lǐng)域體現(xiàn)中國速度,要加快建設(shè)中國的100拍瓦激光裝置,引領(lǐng)超強短激光發(fā)展。於亮紅也期待攜手更多高校和企業(yè)用戶開展合作,讓羲和激光裝置像真正的太陽那樣,點燃澎湃的“起源之力”。
澎湃新聞資深記者 朱奕奕
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