流體中的湍流是自然界中極為普遍、迷人而又復(fù)雜的現(xiàn)象。雖然人們借助實(shí)驗(yàn)和大規(guī)模的計(jì)算機(jī)模擬等最新技術(shù)手段對(duì)它開展了大量的研究，但至今還是沒有能完全理解它。而與激光核聚變研究有關(guān)的高溫高密等離子體中的湍流則更為復(fù)雜，一方面其中引入了非線性的電磁力的作用，另一方面這種湍流發(fā)生的時(shí)間和空間尺度更快、更小，后者對(duì)實(shí)驗(yàn)診斷提出了更大的挑戰(zhàn)。

　　最近，中科院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）光物理實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)激光高能量密度物理組與上海交通大學(xué)及其印度的合作者一起，針對(duì)相對(duì)論強(qiáng)激光與固體靶作用中的超強(qiáng)磁場(chǎng)以及湍流產(chǎn)生開展了研究。實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到等離子體內(nèi)部一定區(qū)域近百兆高斯的強(qiáng)磁場(chǎng)產(chǎn)生，而且磁場(chǎng)的空間分布呈現(xiàn)湍流的特性。物理所丁文君、郝彪、王偉民博士和上海交大盛政明教授對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果開展了大規(guī)模的數(shù)值模擬和理論分析，有力支持了實(shí)驗(yàn)觀測(cè)。

　　這項(xiàng)研究對(duì)認(rèn)識(shí)和操控快點(diǎn)火激光核聚變中強(qiáng)流電子束的輸運(yùn)具有重要意義，也有助于人們深化對(duì)高溫、致密天體現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。過(guò)去十多年，隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室天體物理逐漸發(fā)展起來(lái)，而強(qiáng)激光與等離子體相互作用是目前實(shí)驗(yàn)室天體物理研究的重要手段。

　　上述研究發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》[PNAS, vol. 109(21), 8011-8015]。印度有影響的報(bào)紙The Telegraph在其科學(xué)專欄Knowhow中以Reach for the Stars為題，專門介紹了這項(xiàng)合作研究(鏈接)。

　　該工作得到了國(guó)家基金委、科技部和中國(guó)科學(xué)院的資助。


 

　　實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬觀察到的磁場(chǎng)時(shí)間演化過(guò)程 [(a)和(b)] 以及其空間分布[(c)-(e)]。 (a)為實(shí)驗(yàn)觀察到的磁場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間的演化曲線，(b)為對(duì)應(yīng)的粒子模擬結(jié)果。 (c) 為粒子模擬得到的不同時(shí)刻下磁場(chǎng)空間分布圖，(d)和(e)為實(shí)驗(yàn)中在3.2皮秒時(shí)刻的磁場(chǎng)空間分布圖。來(lái)源物理研究所)