當前,10拍瓦(1拍瓦=1千萬億瓦)級別的激光建設,是世界各國的“兵家必爭之地”。世界首臺10拍瓦激光實驗裝置就位於浦東張江。近日,小布走入上海超強超短激光實驗裝置(SULF),探祕這一我國光子科學研究的國之重器。

裝置已初步開放

面向全球科學家開展聯合研究

上海超強超短激光實驗裝置(SULF)有個詩意的名字:羲和,這是《山海經》中記載的生下十個太陽的女神。

中國科學院上海光學精密機械研究所副所長冷雨欣研究員介紹說,“假如地球外面有一個非常大的透鏡,可以把照射在地球上的所有太陽光聚焦在一根頭髮絲上,就相當於1個拍瓦能產生的光強,那麼 10拍瓦就相當於10個太陽的光強。因此,我們把裝置起名爲‘羲和’。”

這也解釋了爲何“羲和”被稱之爲超強。那超短呢?

“羲和”工作人員介紹說:“激光的時間尺度非常短,能達到飛秒級, 如果把1飛秒當作1秒來看,那1秒相當於3200萬年,正是因爲激光能量能被壓縮到這麼小的時間尺度,因此它的光強才如此之高。”

2020年底通過驗收的上海超強超短激光實驗裝置(又名“羲和激光裝置”)項目法人單位爲中國科學院上海光學精密機械研究所,共建單位爲上海科技大學。項目由國家發改委和上海市共同支持,被納入 上海建設具有全球影響力的科創中心、打造世界級重大科技基礎設施集羣的首批重大項目,也是張江綜合性國家科學中心的核心平臺之一。

2020年底以來,裝置已初步開放,並供光頂峯多尺度科學研究所和中南大學等相關課題組完成物理實驗;質子加速、電子加速、高亮度等離子體高次諧波和阿秒脈衝產生等實驗正在進行中。

“在國內,部分院校和科研機構已利用這臺裝置進行科學研究。” 冷雨欣介紹,“裝置的激光條件也吸引了全世界的科學家,希望利用這臺激光裝置開展聯合研究,我們也希望基於大科學裝置打造有中國特色、上海特色的創新高地。”

可進行癌症治療

還能用於產生反物質

小布瞭解到,項目建設期間,“羲和”戰果累累。

2017年10月24日,裝置實現10.3拍瓦激光放大輸出,在國際上首次實現300焦耳以上能量水平的寬帶激光放大輸出,脈衝壓縮後寬度21飛秒。2019年12月7日,裝置獲得激光中心波長爲800納米,輸出能量404焦耳,重複頻率3分鐘/發次(較協議指標提升40倍),壓縮後脈衝寬度達24.6fs,平均峯值功率11.7拍瓦(最高峯值功率12.9拍瓦)的結果,再次打破世界紀錄。同時,依託該項目,上海光機所成功研製 國際最大口徑鈦寶石晶體等核心器件。

項目取得的成果,被《科學》(Science)雜誌文章列舉爲國際上自1960年第一臺激光器發明以來在激光脈衝功率提升方面取得的 第五大里程碑式進展;入選“十八大”以來中國科學院 “20項標誌性重大成果”;入選中國科學院 “率先行動”計劃第一階段重大科技成果及標誌性進展。

利用這種特殊的激光及其次級輻射源,科學家們可以對生物中活性成分的運動探測成像,揭示生命的奧祕;可以研發激光質子刀,進行癌症治療;還可以用於產生反物質,一探天體物理和宇宙起源。

“羲和”目前已經成爲穩定輸出的最高功率達10拍瓦並向用戶開放的激光實驗裝置,未來,科研團隊計劃進一步建設100拍瓦激光裝置。

《引領區意見》發佈 科學界倍感振奮

期待在浦東實現更多突破

《中共中央 國務院關於支持浦東新區高水平改革開放打造社會主義現代化建設引領區的意見》(以下簡稱《引領區意見》)的發佈也讓科學界倍感振奮。

“裝置建設過程中,在上海市、浦東新區政府等支持下,實現了當年批覆、當年開工、當年建設,這在項目實施過程中非常難能可貴的。” 冷雨欣說,“《引領區意見》發佈後對我們的工作幫助非常大,首先在體制機制上帶來核心的改革突破,有望推出更切合裝置實際運行需求的舉措,有助於國際優秀基礎科研人才的引進和落地。同時,也能夠打通上海市各區之間的政策通道,有助於我們科研人員在浦東第一線進行科研活動。”

在浦東張江,正引領構築一個光子大科學設施集聚地。上海超強超短激光實驗裝置已融入到大科學裝置集羣中,將爲科學家提供一個綜合性的、極端的物理條件,同時也歡迎企業利用大科學裝置開展前沿科學、生命科學等方面的研究,通過裝置帶動企業的科研發展。

“我們熱切希望企業從各個角度,特別是國民經濟主戰場的角度來提出新的需求,牽引大科學裝置和基礎研究學科的發展,能夠切實爲國家重大需求和國民經濟主戰場提供綜合的解決方案。”冷雨欣表示。

文字:楊珍瑩

攝影:劉思弘

編輯:朱軼鍇

來源:東方網

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