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國內首次利用超強激光成功產生“反物質” 中科院上海光機所多個項目獲上海科學技術獎

來源:東(dong) 方網2020-05-21 我要評論(0 )   

5月19日,上海市科學技術大會(hui) 在上海展覽中心友誼會(hui) 堂召開。2019年度上海市科學技術獎授予43個(ge) 項目上海市自然科學獎;授予31個(ge) 項目上海市技術發明獎,授予205個(ge) 項目上海...

5月19日,上海市科學技術大會(hui) 在上海展覽中心友誼會(hui) 堂召開。2019年度上海市科學技術獎授予43個(ge) 項目上海市自然科學獎;授予31個(ge) 項目上海市技術發明獎,授予205個(ge) 項目上海市科技進步獎。

  中國科學院上海光學精密機械研究所(以下簡稱:上海光機所)有4個(ge) 項目獲獎,同時還獲得了1個(ge) 個(ge) 人獲青年科技傑出貢獻獎。

  中科院上海光機所所長邵建達介紹,今年是激光誕生60周年,上海光機所是中國第一個(ge) 激光專(zhuan) 業(ye) 研究所。早期以大能量、大功率激光為(wei) 研究中心,為(wei) 中國強激光科學技術發展奠定了關(guan) 鍵人才隊伍和重要科學技術基礎。現在聚焦聚變點火、空間激光、超強超短激光三項重要研究,誌在成為(wei) fun88官网平台科學前沿的開拓者、激光技術進步的領跑者。

  由陳衛標研究員領銜的“機載藍綠激光海洋探測和傳(chuan) 輸係統關(guan) 鍵技術及應用”項目獲得技術發明獎一等獎。藍綠激光是目前唯一可以穿透海氣界麵、海水,實現大深度傳(chuan) 輸的光學波段。項目組瞄準藍綠激光海洋探測和傳(chuan) 輸技術瓶頸,曆經十餘(yu) 年攻關(guan) ,發明了光信號動態非線性壓縮、光子數可分辨探測、最大比分集多孔徑自適應陣列接收和匹配海水最佳透過率的太陽暗線藍綠脈衝(chong) 激光等核心技術,可拓展海洋穿透深度,抑製太陽背景光和海麵波動的幹擾,大幅提升了機載藍綠激光海洋探測和傳(chuan) 輸技術在真實海況下的適用能力。

  項目成果在陸海島礁測繪、海洋資源開發和海洋權益保障等領域具有重大應用前景。項目取得的多個(ge) 技術發明,已成功實現轉移轉化,先後開發出地基、車載三維測繪激光雷達、水下無線高速激光信息傳(chuan) 輸終端等係列產(chan) 品,促進了藍綠激光技術和海洋科學的交叉融合發展,推動了國產(chan) 海洋裝備研發進程。

  同樣獲得技術發明一等獎的另一個(ge) 項目是張龍研究員領銜的大尺寸高性能氧氟紅外玻璃製備與(yu) 無框化構件技術及應用。紅外光學材料是超視距夜視、紅外探測、空間遙感和精確製導等先進技術不可或缺的材料。基於(yu) 紅外的“複雜環境下快速精確打擊”屬於(yu) 各國戰略必爭(zheng) 領域,紅外光電係統已成為(wei) 新一代導彈/戰機和激光武器等的必備核心部件。

  “快速精確打擊”重大應用對紅外光電係統的光學窗口(簡稱紅外光窗)提出了極大挑戰:寬波段高透過率、大尺寸製備、耐高熱、(高溫)超低紅外自輻射、尤其是寬帶雷達隱身及抗幹擾特性等。長期以來,在該領域西方發達國家對我國實施技術封鎖和嚴(yan) 格禁運,成為(wei) 製約我國紅外製導和對抗技術發展的瓶頸之一,高端先進紅外光學材料是支撐和引領我國新一代尖端國防發展的關(guan) 鍵材料。

  團隊經過十餘(yu) 年攻關(guan) ,攻克了大尺寸-寬光譜-高光學均勻性紅外玻璃製備與(yu) 無框化構件技術的係列關(guan) 鍵難題。團隊發明了镓酸鹽氧氟新類型高性能紅外玻璃,形成了大尺寸-低羥基-高質量玻璃製備及光窗構件拚接的成套技術,研製的係列紅外光學材料多次被國際權威同行作為(wei) 典型示例,應用於(yu) 10餘(yu) 個(ge) 型號,並獨家批量裝備多個(ge) 型號工程。

  在中科院上海光機所的飛秒拍瓦激光裝置上,自主研製的正電子譜儀(yi) 解決(jue) 噪聲問題,觀測到正電子。

  在自然科學領域,“超強激光驅動粒子源與(yu) 新光場”項目獲得自然科學獎一等獎。項目組研究超強激光與(yu) 物質相互作用,取得多項引領性學術成果:首次提出超強激光光壓驅動離子加速機製,並持續推動光壓整體(ti) 加速離子新方向的發展。光壓整體(ti) 加速全麵解決(jue) 了原有機製的固有缺陷,是目前公認最有發展前景的激光離子加速機製;國內(nei) 首次實現強激光產(chan) 生“反物質”粒子,實驗上成功觀測到正電子束產(chan) 生;開辟強場渦旋激光物理新前沿領域,首次提出“光扇反射”產(chan) 生超強渦旋激光的方法,並提出兼具高強度、短波長、高角量子數的渦旋高次諧波理論機製,獲得實驗驗證。項目研究成果是上海超強超短激光實驗裝置與(yu) 國家重大科技基礎設施硬X射線自由電子激光裝置中“極端光物理線站”設計的重要依據。

  該項目通過研究強激光驅動粒子源,開辟了超強激光光壓驅動離子加速這一極為(wei) 重要的新方向,被國內(nei) 外實驗研究組廣泛驗證,已成為(wei) 目前公認最有效的離子加速機製;實驗上觀測到“反物質”粒子-正電子。同時在國際上首次提出光壓加速產(chan) 生高能離子,推動光壓驅動離子加速新方向發展;提出光壓驅動多級離子加速機製,並第一次闡述了光壓整體(ti) 離子加速機製的微觀物理過程,提出光壓驅動單能重離子加速新方法。

  該項目還在國內(nei) 首次利用超強激光成功產(chan) 生“反物質”。項目組經過近十年激光加速實驗與(yu) 探測技術的發展,2015年在中科院上海光機所的飛秒拍瓦激光裝置上以激光尾場加速產(chan) 生的高能電子為(wei) 基礎,轟擊毫米厚度的高Z材料靶(銅和鉛等),由韌致輻射機製產(chan) 生高強度伽馬射線,伽馬射線再和高Z原子核作用產(chan) 生正負電子對。項目組自主研製了正電子譜儀(yi) ,成功解決(jue) 了伽馬射線帶來的噪聲問題,在單發條件下成功觀測到了正電子。這是我國首次報道利用激光產(chan) 生“反物質”粒子。

  研究團隊表示,超強激光驅動粒子源具有加速能力強、束源小、流強高的特點,在聚變快點火(能源戰略),質子成像(國防技術)、癌症治療(人類健康)等方麵具有重要的應用價(jia) 值與(yu) 發展潛力。

  當前,國際研究正處於(yu) 從(cong) 加速機製推進到重大應用的關(guan) 鍵階段,亟需突破原有機製的局限,全麵提升激光離子加速的能力和品質。項目組開創並持續推動的激光光壓離子加速機製從(cong) 原理上解決(jue) 了現有成熟方法的固有缺陷,可顯著提高離子的能量、效率、束流品質,迅速發展為(wei) 國際公認最有希望的激光離子加速手段,有望在質子束腫瘤治療、質子拍照、 “快點火”核聚變,以及國防應用等領域發揮重要作用。


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