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ELI-NP聚焦于激光核物理研究,上海超强超短激光实验装置项目预计将首批建成3个用户实验终端

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Physics
Center,ELI-NP)的激光器在测试中的峰值功率达到了10.88帕瓦,创造了新的世界纪录,使该装置一跃成为目前全球功率最大的超强激光设备。

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罗马尼亚6月14日在首都布加勒斯特南部的默古雷莱核物理基地举行奠基仪式,正式启动建造世界上功率最强大的激光器。

超强超短激光被认为是人类已知的最亮光源,是国际激光科技的最新发展前沿和重点竞争领域,具有重大科技意义与应用价值。目前,世界多个国家投入巨资开展10拍瓦级大型超强超短激光装置的研制,其中欧盟支持的项目计划于2018年建成10拍瓦激光用户装置。由中科院上海光机所—上海科技大学超强激光光源联合实验室共同进行的以10拍瓦激光装置为核心的上海超强超短激光实验装置研制,被纳入上海建设具有全球影响力的科创中心、打造世界级重大科技基础设施集群的首批重大项目。

ELI-NP聚焦于激光核物理研究,具体包括极端核物理学、天体物理学、激光与物质相互作用和光核反应等。除物理领域外,专家预测其研究成果还可广泛应用于化学、生物、医药、能源、材料等学科,例如:相关激光技术可能被用于销毁核废料,也可用于提供一种被称为“强子疗法”的新型癌症放疗。

这一激光器属于欧盟核物理“极端光基础设施”项目的一部分,毗邻罗马尼亚国家核物理研究所,总投资3.6亿欧元,其中2.6亿欧元来自欧盟基金。

“从某种程度上说,超强超短激光就像一种新型‘工具’”,研究人员介绍,它能在实验室内创造出前所未有的超强电磁场、超高能量密度和超快时间尺度综合性极端物理条件,在台式化加速器、超快化学、阿秒科学、材料科学、激光聚变、核物理与核医学、高能物理等领域具有重大应用价值。例如可用于研制台式化电子加速器和超快X射线源,对蛋白质中原子运动进行成像探测,揭示生命的奥秘;可用于研制基于小型化激光质子加速器的激光质子刀,进行癌症治疗;产生的阿秒脉冲还可以用于探测原子内电子的运动,推动材料科学与信息技术的进步;超强超短激光还可用于产生反物质,研究天体物理和宇宙起源,将来还可能用于真空结构和暗物质的探测。

罗马尼亚总理蓬塔当天在仪式上发表讲话说,“极端光基础设施”是一个历史性的项目、一个欧洲乃至全球的“旗舰”项目。相信未来几年,无数国内外专家将前来默古雷莱工作,把这里打造成一个名副其实的“激光谷”。

“1拍瓦相当于全球电网平均功率的500倍,10拍瓦的激光如果聚焦到10微米,达到的光强就相当于将照在地球表面的太阳光全部‘聚’到一根头发丝上的10倍。”研究人员表示,在实验室里,如此大的功率其能量仅300焦耳,不及2000瓦微波炉运作1秒钟能量的1/6,“因而十分安全”。

欧盟“极端光基础设施”项目准备建4个全新的激光研究机构,其中3个选址已经完成,分别位于罗马尼亚的默古雷莱、捷克的布拉格和匈牙利的赛格德,其激光器功率将超过目前所有激光器,可用于肿瘤治疗、核废料处理等多个领域的研究。

据悉,上海超强超短激光实验装置项目预计将首批建成3个用户实验终端,包括极端条件材料科学研究平台、超快亚原子物理研究平台、超快化学与大分子动力学研究平台,以服务于物质科学与生命科学的研究。

(原载于《人民日报》 2016年09月09日15版)

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