得益於(yu) 獲得2018年度的諾貝爾物理學獎的“啁啾脈衝(chong) 放大”技術,科學家讓激光從(cong) 超快走向超強。目前人類已知的能級最高的超強超短激光是中科院上海光機所的羲和激光裝置,它的輸出功率是10拍瓦(1拍瓦=10的15次方瓦)。在昨天舉(ju) 行的東(dong) 方科技論壇上,上海交通大學激光等離子體(ti) 教育部重點實驗室主任錢列加表示,他們(men) 課題組發明了一種放大激光能級的新方法,該方法可讓單束激光輸出達到10-100拍瓦,具備了“撕裂真空”的最低要求。
根據量子電動力學,真空並非如經典物理認為(wei) 的那麽(me) 空,而是由密集的、成對的物質和反物質組成,填滿了每個(ge) 物體(ti) 的空隙,它們(men) 隻是不以顯而易見的方式與(yu) 宇宙中其他物體(ti) 相互作用,因為(wei) 它們(men) 相互抵消。如果我們(men) 能通過某種方式把充滿在空間中的物質、各種輻射和引力波全都移除,就能發現存在於(yu) 空間的少量固有能量。因此,撕裂真空被認為(wei) 可以解答宇宙中一些最根本的問題,但是撕裂真空需要極其巨大的能量。
激光被認為(wei) 是撕裂真空的能量源之一。1985年,當時還在美國羅切斯特大學的莫羅教授及其研究生斯特裏克蘭(lan) 提出飛秒激光的啁啾脈衝(chong) 放大(CPA),使激光峰值功率產(chan) 生了多個(ge) 數量級的躍升。這些超短超強激光可在實驗室創造大到高能天體(ti) 、小到原子核內(nei) 部的高能量密度環境,是探索極端物質狀態下科學未知的研究最前沿,也是支撐激光聚變等戰略高技術研究的大科學設施。這項技術也於(yu) 去年獲得諾貝爾物理學獎。
然而,過去20年間,強激光的峰值功率並沒有發生顯著變化。錢列加說,他的課題組發明的方法名叫準參量啁啾脈衝(chong) 放大(QPCPA),該方法具備兩(liang) 項標誌性進展。一是提出“準參量非線性”新概念,這是一種放大能力大幅超過CPA的方法;二是提出可在信號帶寬內(nei) 濾除噪聲的“帶內(nei) 濾波”新原理方法,有望解決(jue) 長期製約強場作用效果的超高對比度問題。
“這是一個(ge) 諾獎級的發明。”在場的同行這樣評價(jia) 。對此,錢列加笑笑說:“我們(men) 課題組是在CPA方法的基礎上,將超強超短激光的邊界向前推進了一步。”而激光強度的每一次飛躍,都會(hui) 對物理學的本質問題產(chan) 生深遠的影響。
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