實(shí)驗(yàn)室里“再造”太陽(yáng)

寂靜天花板

上海交通大學(xué)校長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士、激光等離子體物理學(xué)家。1999年，張杰由英國(guó)牛津大學(xué)回國(guó)組建研究團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)十幾年的努力，這個(gè)20多人的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成為激光聚變和高能量密度物理研究領(lǐng)域國(guó)際領(lǐng)先的團(tuán)隊(duì)之一。也正是鑒于他的學(xué)術(shù)成就，張杰教授于2003年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士、2007年當(dāng)選為德國(guó)科學(xué)院院士、2008年當(dāng)選為第三世界科學(xué)院院士、2011年當(dāng)選為英國(guó)皇家工程科學(xué)院外籍院士、2012年當(dāng)選為美國(guó)科學(xué)院外籍院士。
了解宇宙的奧秘是人類(lèi)長(zhǎng)久以來(lái)的愿望，我們現(xiàn)在所處的宇宙是如何形成的，我們所能夠觀(guān)測(cè)到的宇宙之外又是什么？這一直是科學(xué)家乃至大眾的興趣所在。人類(lèi)探索宇宙奧秘的腳步從來(lái)都沒(méi)有停止過(guò)。

& [# y8 ~, n& O+ [  ^8 }& K要想追溯宇宙的過(guò)去，不得不了解宇宙中曾經(jīng)發(fā)生過(guò)什么，現(xiàn)在正在發(fā)生著什么。

但是，宇宙中的天體幾乎每一個(gè)詞都意味著大尺度，其中的一些空間尺度甚至大到無(wú)法用我們現(xiàn)有的概念去度量。

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1 W  f! l8 V/ [$ x/ g$ ]宇宙中除暗物質(zhì)、暗能量外，等離子態(tài)占總質(zhì)量的99%。
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. `) ?4 ^7 Z5 i- e+ v: Q/ w而一些天體物理現(xiàn)象，其演化時(shí)間的尺度也長(zhǎng)到我們無(wú)法想象。因此不論是大爆炸理論，還是近年來(lái)國(guó)際學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，比如暗物質(zhì)、反物質(zhì)、超弦等，至今要么只有間接觀(guān)測(cè)到的證據(jù)，要么就只存在于物理理論的預(yù)言中。
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但，對(duì)宇宙的探索不僅能解答我們從哪里來(lái)，又將往哪里去這樣的終極問(wèn)題。更意味著一種逐漸增加的可能性，那就是我們可以尋求在宇宙中拓展生存空間。而新世紀(jì)以來(lái)，太陽(yáng)這類(lèi)恒星的能量產(chǎn)生機(jī)制又給人類(lèi)帶來(lái)了終極能源的希望。用張杰的話(huà)來(lái)說(shuō)：“宇宙和自然帶給我們無(wú)限的遐想，它的運(yùn)行規(guī)律也給我們帶來(lái)了更多的思考空間。”

- F0 X+ `. K+ G! e1 Y, l在實(shí)驗(yàn)室里再現(xiàn)宇宙中的天體物理過(guò)程，并且以此來(lái)驗(yàn)證現(xiàn)代物理理論預(yù)言，也一直是科學(xué)家們的夢(mèng)想。就在不久前，張杰被美國(guó)核學(xué)會(huì)授予激光聚變和高能量密度物理領(lǐng)域國(guó)際最高獎(jiǎng)——愛(ài)德華·泰勒獎(jiǎng)，以表彰他及他所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在快點(diǎn)火激光聚變研究和在強(qiáng)激光實(shí)驗(yàn)室天體物理研究上的重要貢獻(xiàn)。
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* J8 G$ h& ]2 E1 `0 c( h地球附近一個(gè)年僅30歲的黑洞被錢(qián)德拉X射線(xiàn)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)。這個(gè)黑洞是距離地球約5000萬(wàn)光年的M100星系中超新星“SN1979C”的余燼，正在吞噬這顆超新星和伴星落下的物質(zhì)。
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超強(qiáng)激光技術(shù)的快速發(fā)展，使實(shí)驗(yàn)室里“再現(xiàn)”天體物理過(guò)程成為可能
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4 ]; e& Q/ }% J3 x; i3 H  J在實(shí)驗(yàn)室研究宇宙中各種物理過(guò)程，完善現(xiàn)有的物理理論體系并據(jù)此做出新的預(yù)言，這一直是科學(xué)家們夢(mèng)寐以求的愿望。因?yàn)榘ù蟊ɡ碚撛趦?nèi)的物理理論，有很多至今還只存在于理論預(yù)言之中，或者是遠(yuǎn)距離觀(guān)測(cè)和物理模型演繹中。
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近年來(lái)，強(qiáng)激光技術(shù)的快速發(fā)展，為科學(xué)家們?cè)趶?qiáng)激光實(shí)驗(yàn)室里研究宇宙中的天體物理過(guò)程，包括模擬超新星爆發(fā)或研究黑洞邊緣的高能量密度物理現(xiàn)象等極端天體物理過(guò)程，提供了可能。
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激光是一種人造的光源，是20世紀(jì)以來(lái)，繼原子能、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體之后，人類(lèi)的又一重大發(fā)明。
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去年，NASA計(jì)劃發(fā)射衛(wèi)星去研究太陽(yáng)磁重聯(lián)現(xiàn)象。
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激光的特點(diǎn)是方向性強(qiáng)、相干性高，因此激光可以將大量光子集中在一個(gè)極小的空間范圍和時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)射。激光的亮度約為太陽(yáng)光的100億倍。如果將強(qiáng)激光光束聚焦在靶材料上，焦點(diǎn)處的壓強(qiáng)就相當(dāng)于在一個(gè)手指頭大小的面積上放上10艘滿(mǎn)載的尼米茲級(jí)航空母艦所產(chǎn)生的壓強(qiáng)。在如此大壓強(qiáng)下的極端高能量密度的物質(zhì)狀態(tài)，就與一些極端天體物理狀態(tài)類(lèi)似。正是這樣的極端物理環(huán)境，為科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中對(duì)天體物理進(jìn)行主動(dòng)、近距、可控的實(shí)驗(yàn)研究提供了新方法，并由此產(chǎn)生了一門(mén)新興學(xué)科——強(qiáng)激光實(shí)驗(yàn)室天體物理學(xué)。

“如此極端的物理?xiàng)l件只是近年來(lái)才開(kāi)始能在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)，并且逐漸為天體物理學(xué)家們所認(rèn)可。”張杰的合作伙伴、中科院物理所研究員李玉同在接受記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)：“自從1960年第一臺(tái)激光器發(fā)明以后，人們一直在追求更高的激光功率。1985年啁啾脈沖放大技術(shù)的發(fā)明，將激光的峰值功率密度提高了一百萬(wàn)倍以上。這種超短超強(qiáng)激光技術(shù)的突破為物理學(xué)前沿的發(fā)展提供了巨大機(jī)遇。而張杰早在上世紀(jì)90年代初在英國(guó)牛津大學(xué)工作時(shí)，就利用盧瑟福實(shí)驗(yàn)室剛升級(jí)改造過(guò)的超短超強(qiáng)激光裝置研究高能量密度最前沿的物理問(wèn)題，并且取得了一系列重要突破?！?br /> ' _* {2 u% Y' d9 v5 G; n4 l4 A% Y
天體物理與激光等離子體物理聯(lián)姻，強(qiáng)激光實(shí)驗(yàn)室天體物理學(xué)應(yīng)運(yùn)而生

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, Q* B  ^* R3 Q% q等離子體在當(dāng)代社會(huì)發(fā)揮了重大作用。
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目前天體物理的研究方法一般分為兩類(lèi)，一類(lèi)是通過(guò)觀(guān)測(cè)手段來(lái)研究，還有一類(lèi)則是通過(guò)理論和模型來(lái)研究。

上世紀(jì)90年代，哈勃望遠(yuǎn)鏡入軌觀(guān)測(cè)以及各種空間望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展，使得人類(lèi)對(duì)宇宙中天體物理過(guò)程的觀(guān)測(cè)手段有了很大的完善。但是，對(duì)于一些特殊的天體物理過(guò)程，要么由于觀(guān)測(cè)資料匱乏，對(duì)其特性的研究?jī)H限于推測(cè)；要么由于距離地球太遠(yuǎn)，仍然不易觀(guān)測(cè)到；或者是由于演化時(shí)間太長(zhǎng)，在有限的時(shí)間內(nèi)，很難有比較全面的認(rèn)識(shí)。

: L* v) P: E) s. D, D) a強(qiáng)激光技術(shù)的快速發(fā)展為實(shí)驗(yàn)室天體物理學(xué)的誕生提供了基礎(chǔ)。但是，實(shí)驗(yàn)室天體物理研究，最初并不為傳統(tǒng)的天體物理學(xué)家所認(rèn)可。
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& O, p  U! c" w" ]+ A$ T( T/ L“直到近幾年，利用強(qiáng)激光實(shí)驗(yàn)室研究天體物理過(guò)程取得了重要進(jìn)展以后，才逐漸被天體物理學(xué)家們所接受。”李玉同說(shuō)，“而張杰教授與國(guó)家天文臺(tái)趙剛研究員所領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合研究組，顯然在這個(gè)過(guò)程中起了很大的推動(dòng)作用?！?font class="jammer">1 ^: C8 }# V! W) ~: e

. g: s7 @3 X4 Z在天體物理學(xué)家看來(lái)，大尺度的天體物理過(guò)程如果要靠強(qiáng)激光實(shí)驗(yàn)室里的那些“小”裝置來(lái)研究，必須滿(mǎn)足嚴(yán)格的標(biāo)度變換關(guān)系，即實(shí)驗(yàn)室的天體物理研究對(duì)象的參數(shù)經(jīng)過(guò)標(biāo)度變化后應(yīng)與大尺度的天體物理過(guò)程的參數(shù)相似，以保證在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行的天體物理過(guò)程與大尺度的天體物理過(guò)程遵守同樣的物理方程。這就是科學(xué)認(rèn)知的相似定律。
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* a* n9 k. `5 y) X0 i* Y最關(guān)鍵的是，隨著高能量強(qiáng)激光系統(tǒng)的投入使用，人們能夠在強(qiáng)激光實(shí)驗(yàn)室中獲得前所未有的極端物理?xiàng)l件，深入細(xì)致地研究天體物理中諸多重要關(guān)鍵問(wèn)題，由此誕生的高能量密度實(shí)驗(yàn)室天體物理學(xué)（HEDLA）。

這一學(xué)科誕生之初就產(chǎn)生了許多激動(dòng)人心的探索結(jié)果——對(duì)行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)有重要意義的物質(zhì)狀態(tài)方程的認(rèn)知，超新星爆發(fā)過(guò)程中的流體動(dòng)力學(xué)過(guò)程的理解，和對(duì)天文觀(guān)測(cè)發(fā)現(xiàn)的噴流現(xiàn)象的物理機(jī)制的發(fā)現(xiàn)等。

例如，太陽(yáng)耀斑是離地球最近的天體劇烈釋能現(xiàn)象之一，人們普遍認(rèn)為其形成的可能機(jī)制是太陽(yáng)表面磁場(chǎng)的重聯(lián)過(guò)程所造成的。這一認(rèn)識(shí)的直接證據(jù)是在太陽(yáng)耀斑中觀(guān)測(cè)到的環(huán)頂X射線(xiàn)源。但由于天文觀(guān)測(cè)的局限性，對(duì)這一現(xiàn)象的解釋大多是定性和唯象的。
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張杰與趙剛的聯(lián)合研究組，利用我國(guó)的神光II強(qiáng)激光裝置的8路激光光束與特殊構(gòu)型靶相互作用，巧妙地“重現(xiàn)”了太陽(yáng)表面發(fā)生的重聯(lián)過(guò)程，對(duì)太陽(yáng)耀斑中的環(huán)頂X射線(xiàn)源和重聯(lián)噴流進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論模擬驚人地相似，他們還對(duì)傳統(tǒng)理論中的不足之處提出了挑戰(zhàn)。這一重要成果也入選了2011年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。

這項(xiàng)工作證明了在強(qiáng)激光實(shí)驗(yàn)室對(duì)天體物理過(guò)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究的可行性，為天體物理問(wèn)題的研究提供了一個(gè)新思路。除此之外，他們還在黑洞附近光電離過(guò)程、超新星爆發(fā)導(dǎo)致的無(wú)碰撞沖擊波等重要天體物理前沿問(wèn)題的研究中，取得了多項(xiàng)重要突破，受到國(guó)際同行的高度評(píng)價(jià)。

9 d& E7 M3 K6 t8 M9 |在實(shí)驗(yàn)室模擬太陽(yáng)聚變反應(yīng)，尋找人類(lèi)終極能源
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在科幻作家劉慈欣的短篇小說(shuō)《中國(guó)太陽(yáng)》中，科學(xué)家通過(guò)人造太陽(yáng)為人類(lèi)帶來(lái)終極能源，而出生在煤礦的孩子成為了人造太陽(yáng)工程的工作人員。在現(xiàn)實(shí)中，全球科學(xué)家們也一直夢(mèng)想著能夠在實(shí)驗(yàn)室里實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)的聚變反應(yīng)，以獲得取之不盡的清潔能源。張杰團(tuán)隊(duì)研究的快點(diǎn)火激光聚變物理過(guò)程的終極目標(biāo)就是探索如何在實(shí)驗(yàn)中“再造小太陽(yáng)”，模擬太陽(yáng)中的核聚變反應(yīng)。

  p! h' j. i9 K1 o% o+ s激光聚變反應(yīng)并非新概念，早在1962到1964年間，就由前蘇聯(lián)的巴索夫、美國(guó)的J.M.Dawson和我國(guó)的王淦昌等分別獨(dú)立提出用高功率脈沖激光來(lái)實(shí)現(xiàn)激光聚變。
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. k" f: z/ y/ l; U/ P: t（注：由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E=mc2
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可知，物質(zhì)具有的能量與它的質(zhì)量之間存在著簡(jiǎn)單的正比關(guān)系，并在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，由于轉(zhuǎn)化系數(shù)非常大(光速c的平方)，所以很小的質(zhì)量損失便會(huì)產(chǎn)生巨大的能量。）

如果原子核反應(yīng)后的總質(zhì)量小于反應(yīng)前的總質(zhì)量，則減小的質(zhì)量將變?yōu)槟芰酷尫懦鰜?lái)。核聚變反應(yīng)就是將兩個(gè)比較輕的原子核聚合成一個(gè)新的原子核，在聚變過(guò)程中消失的質(zhì)量，直接轉(zhuǎn)變?yōu)榫薮蟮哪芰?，這是目前效率最高的核反應(yīng)，是鈾235裂變反應(yīng)所釋放能量的數(shù)倍。

0 C- s! h( M3 D7 C, n3 N% B$ E: v“核聚變反應(yīng)是我們?nèi)祟?lèi)永久性地解決能源問(wèn)題的終極選擇。”張杰在接受記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)，目前世界上大多數(shù)核電站都是采用核裂變反應(yīng)，通過(guò)中子撞擊原子核，使之裂變?yōu)閮蓚€(gè)較輕的原子，從而釋放出巨大的能量。
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/ `* k7 |6 O2 Q2 R7 `) B但，這一方式有放射性污染的風(fēng)險(xiǎn)。核聚變反應(yīng)則不同。張杰說(shuō)：“核聚變反應(yīng)在宇宙中是普遍的現(xiàn)象。在太陽(yáng)和許多恒星內(nèi)部，溫度高達(dá)100萬(wàn)攝氏度以上，在那里進(jìn)行著劇烈的核聚變反應(yīng)。太陽(yáng)每秒中放出的能量約為3.8×1026焦耳，到達(dá)地球的僅約為太陽(yáng)每秒釋放能量的20億分之一，但對(duì)人類(lèi)卻意義重大，因?yàn)槲覀兊厍蛏夏壳笆褂玫慕^大多數(shù)能源均來(lái)源于太陽(yáng)?！?br /> & I& j5 r2 J: X2 L6 N
地球上的海水中富含核聚變?nèi)剂想碗?，如果每升海水中所蘊(yùn)含的氘和氚發(fā)生完全的聚變反應(yīng)，能產(chǎn)生相當(dāng)于300升汽油燃燒時(shí)釋放的能量。以此推算，根據(jù)目前世界能源消耗水平和海水存量，聚變能可供人類(lèi)使用數(shù)億年，甚至數(shù)十億年，因此，聚變能被看作人類(lèi)的終極能源。
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( _* `" e) B  @: [; A5 Z早在上個(gè)世紀(jì)中葉，人類(lèi)在地球上就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了核聚變反應(yīng)，比如，氫彈。但是這些核聚變反應(yīng)都是瞬間發(fā)生的。只有實(shí)現(xiàn)可控核聚變，使之能夠持續(xù)卻相對(duì)緩慢地發(fā)生聚變反應(yīng)才能使核聚變能成為人類(lèi)的終極能源。因此實(shí)現(xiàn)受控核聚變反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)持續(xù)的能量?jī)糨敵龀蔀榭茖W(xué)界聚焦的重大科學(xué)問(wèn)題。
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' x; e* b' j% V/ r激光聚變是實(shí)現(xiàn)受控核聚變的主要途徑之一。即，利用激光驅(qū)動(dòng)器提供的巨大脈沖能量對(duì)核聚變?nèi)剂习型杓訜岵⒀杆偈拱型柚械娜剂仙郎仉婋x，氘、氚形成等離子體，在等離子體中的高溫離子由于自身慣性作用還來(lái)不及向四周飛散的極短時(shí)間內(nèi)，通過(guò)向心爆聚并壓縮到高溫、高密度狀態(tài)，從而發(fā)生核聚變反應(yīng)。
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9 w4 y: u; u# r. ^為實(shí)現(xiàn)激光核聚變，美國(guó)在加州的利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建成了國(guó)家點(diǎn)火裝置(National Ignition Facility，簡(jiǎn)稱(chēng)NIF)。NIF自1994年啟動(dòng)，于1997年正式開(kāi)始工程建設(shè)，2009年竣工，并在2010年開(kāi)始了正式的點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)。用于容納國(guó)家點(diǎn)火裝置的建筑物長(zhǎng)215米，寬120米，相當(dāng)于三個(gè)足球場(chǎng)，是目前世界上最大的激光聚變實(shí)驗(yàn)裝置。有估算稱(chēng)，國(guó)家點(diǎn)火裝置總造價(jià)高達(dá)70億美元。
2 J( B7 l2 k. ~$ [
& g$ y1 ~* ~0 D6 o* L( A但是這一裝置的建成并非意味著激光聚變的實(shí)現(xiàn)。NIF至今都未能實(shí)現(xiàn)輸出功率大于輸入功率。“在聚變時(shí)的輸出功率必須要大于促使聚變發(fā)生的輸入功率，這才是有意義的?！睆埥芨嬖V記者，“NIF已達(dá)工程極限，但由于激光聚變物理過(guò)程的本征復(fù)雜性，點(diǎn)火遇到了極大的困難。最主要的原因是人類(lèi)對(duì)激光與等離子體相互作用中電磁場(chǎng)快速變化所造成的各種時(shí)空非線(xiàn)性物理過(guò)程還缺乏深入的理解?！蹦壳凹す饩圩冄芯克龅降睦щy已經(jīng)成為全世界科學(xué)家們的共同挑戰(zhàn)。而這也是張杰課題組近五年來(lái)研究的重要內(nèi)容。
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用創(chuàng)新參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，揭開(kāi)快點(diǎn)火激光聚變錐靶實(shí)驗(yàn)的中子增強(qiáng)之謎
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為了實(shí)現(xiàn)氘氚核燃料的持續(xù)燃燒，模擬出太陽(yáng)的聚變反應(yīng)。在過(guò)去的幾十年中，人們先后提出了中心點(diǎn)火激光聚變和快點(diǎn)火激光聚變等物理方案。

其中快點(diǎn)火激光聚變方案有望大幅降低驅(qū)動(dòng)激光的能量和激光等離子體的不穩(wěn)定性，因此受到了世界范圍的廣泛關(guān)注。

NIF的主要物理方案是中心點(diǎn)火方案，即利用高功率脈沖激光光束均勻輻照微球氘氚靶丸，由靶面物質(zhì)的消融噴射產(chǎn)生的反沖力使氘氚燃料快速地被壓縮升溫至1億攝氏度以上的極高溫和1000億倍大氣壓的極高壓，從而實(shí)現(xiàn)氘氚核燃料的持續(xù)燃燒。
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由于在中心點(diǎn)火方案中，同時(shí)進(jìn)行的壓縮過(guò)程和點(diǎn)火過(guò)程涉及到極其復(fù)雜的非線(xiàn)性物理過(guò)程。如果激光的焦斑有微小的不均勻或者氘氚靶丸的表面有微小的不光滑，這種不穩(wěn)定性就會(huì)將壓縮過(guò)程中的任何不均勻指數(shù)放大，從而造成壓縮的失敗。因此，中心點(diǎn)火方案對(duì)激光輻照的球?qū)ΨQ(chēng)性和均勻性以及靶丸表面的光滑度都有極高的要求。

快點(diǎn)火激光核聚變，則是通過(guò)將壓縮過(guò)程與點(diǎn)火過(guò)程的分離，大幅度降低了對(duì)激光驅(qū)動(dòng)器的要求，提高了激光聚變的點(diǎn)火效率。簡(jiǎn)言之，即通過(guò)高能量納秒激光來(lái)壓縮氘氚燃料到尚不足以引發(fā)不穩(wěn)定性的密度，接著使用更高強(qiáng)度的整形皮秒激光脈沖與預(yù)先壓縮后的靶丸相互作用，產(chǎn)生合適能量的高能電子束流，將能量快速傳輸并沉積在預(yù)壓后的靶丸內(nèi)部，使得靶丸的局部快速升溫，實(shí)現(xiàn)中子產(chǎn)額的明顯增加和自持燃燒，通過(guò)這樣的方式提高點(diǎn)火的效率。

* M+ s7 B* ?" A# [2 P5 ]如果用汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理來(lái)比喻，中心點(diǎn)火方案相當(dāng)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，在壓縮汽化燃料的同時(shí)實(shí)現(xiàn)升溫至自燃，這需要極大的能量輸入。而快點(diǎn)火方案則與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)原理類(lèi)似，將燃料壓縮到一定程度后，由火花塞點(diǎn)火。在快點(diǎn)火方案中，超強(qiáng)加熱激光脈沖產(chǎn)生的大量高能超熱電子，給預(yù)先壓縮至臨界點(diǎn)的氘氚燃料快速加熱到聚變溫度，實(shí)現(xiàn)自持燃燒。

0 V) `$ G7 u0 F' M' b- h: \+ q- g; u所以，在快點(diǎn)火物理方案的研究中，高能超熱電子的定向產(chǎn)生和可控傳輸是快點(diǎn)火激光聚變成功的關(guān)鍵。張杰與上海交大盛政明教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)6年多時(shí)間深入細(xì)致地對(duì)超強(qiáng)激光的偏振態(tài)、不同等離子體密度、不同強(qiáng)度下激光吸收機(jī)制轉(zhuǎn)化關(guān)系以及超熱電子發(fā)射方向?qū)Τ瑥?qiáng)激光入射角度的依賴(lài)關(guān)系等重要規(guī)律性的研究，發(fā)現(xiàn)了靶表面電場(chǎng)與磁場(chǎng)對(duì)超熱電子發(fā)射和傳輸方向約束調(diào)制的自組織現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了超熱電子沿靶面方向的定向發(fā)射，從物理上證實(shí)了快點(diǎn)火激光聚變的錐形靶方案中，錐形靶對(duì)超熱電子的聚焦作用，解決了長(zhǎng)期困擾激光聚變研究界的錐靶實(shí)驗(yàn)中的中子增強(qiáng)之謎，為深入理解和控制快點(diǎn)火激光核聚變過(guò)程作出了重要貢獻(xiàn)。這一研究成果也獲得了國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。

如今，張杰院士的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)展成為在國(guó)際上有重要影響的協(xié)同創(chuàng)新中心，繼續(xù)在激光聚變和高能量密度物理研究領(lǐng)域探索著。
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hc2003

可喜可賀的進(jìn)步，呵呵。