羲和——上古傳(chuan) 說中的太陽之母,她的十個(ge) 孩子都是太陽,在她的指揮調度下,輪流上天值日。《楚辭·離騷》中的“吾令羲和弭節兮,望崦嵫而無迫”,就是描繪羲和趕著馬車帶太陽下班回家的情景。所以,傳(chuan) 說中的羲和,也是掌握日出日落、時間曆法的人。
現在我們(men) 知道,日月運行是自然現象,但是,羲和作為(wei) 中國人心中的太陽神,一直是光明的象征。隨著科學的發展,人們(men) 掌握了光的規律,開始了探索和利用光能的曆程。

在中國的上海,有一群科學家,他們(men) 將手中的超強超短激光實驗裝置,命名為(wei) 羲和一號。這台裝置的峰值功率高達10拍瓦(即10的16次方瓦),如果把這樣的激光聚焦到10微米,產(chan) 生的光強約等於(yu) 地球接收到太陽的總輻射對應的光強的十倍。這樣的能力,可能就是“羲和一號”的命名緣由。
中國科學院上海光學精密機械研究所的李儒新院士,不僅(jin) 是“羲和一號”的建設者,也是我國激光事業(ye) 的見證者。9月11日,在2021年浦東(dong) 新區“全國科普日”活動當天,他來到墨子沙龍現場,向現場科學愛好者們(men) 介紹“羲和一號”。

激光的發展是近幾十年的事情,1960年,世界上第一台激光器誕生於(yu) 美國的休斯公司,一年後,王之江院士製成我國的第一台激光器。此後的幾十年,科學家一直在追求更高的峰值功率輸出。《科學》雜誌上總結了1960年激光器發明以來激光功率提升的五個(ge) 裏程碑,其中,第五個(ge) 裏程碑——產(chan) 生最強的峰值功率輸出(10拍瓦),就是由中國科學家完成的。羲和一號的這一步跨越,可以提供前所未有的超高能量密度、超強電磁場和超快時間尺度等綜合性極端物理條件,因此成為(wei) 了張江綜合性國家科學中心重大基礎設施之一。
現場觀眾(zhong) 除了感歎“羲和”這類大科學裝置強大的能量,也很關(guan) 心,我們(men) 大力發展各種光源,究竟是為(wei) 了什麽(me) ?在這一點上,李儒新院士著重給予了解答。
一年多來,所有人的生活都或多或少被新冠疫情所影響,可是,大多數人不知道的是,抗擊疫情的過程就少不了上海光源的功勞。去年一月,全世界第一幅新冠病毒的三維結構數據就是在上海光源獲得的,在其幫助下,藥物的篩選得以進行。
事實上,新冠病毒研究方麵的應用隻是光源為(wei) 其他領域提供服務的一個(ge) 縮影,除了生命科學,其它諸如物理、化學、材料等學科,都可以將激光當做一種“超級顯微鏡”,將研究對象分析得更加清楚。
對此,本場活動的主持人潘建偉(wei) 院士也在活動現場給出了更通俗的解釋:所有的科學都有兩(liang) 個(ge) 目標,第一個(ge) 目標就是尋找世界上所有的東(dong) 西的一個(ge) 共同點,第二個(ge) 目標是尋找這個(ge) 世界上各種物質形態的不同點。比如對於(yu) 一盤青菜和一盤豬肉,純物理學家看到的是一堆微觀粒子,二者沒有本質區別,而對於(yu) 生命學家來講,青菜和豬肉分別有特定的基因序列,彼此之間大不相同。在追求物質本源的研究過程中,我們(men) 需要有一個(ge) 非常強大的工具,這個(ge) 工具就像我們(men) 的眼睛,幫助我們(men) “看到”微觀粒子的組成、基因的序列。激光和加速器,就是這樣的工具。

激光和加速器的相互融合和滲透,是活動現場李儒新院士精彩報告的主題。縱觀激光器和加速器的發展曆史,我們(men) 可以看到,兩(liang) 者相互促進,共同取得了一係列突破性進展。未來的第五代光源,就是結合了同步輻射和自由電子激光的優(you) 點,采用“儲(chu) 存環+基於(yu) 角色散機製的調製反調製”的產(chan) 生方式,在亮度、通量、調節範圍、軌道和輻射穩定性等方麵,將滿足用戶更加多樣、嚴(yan) 苛的需求。
基於(yu) 高功率激光和高能粒子束相結合的裝置,會(hui) 為(wei) 探索強場QED真空、QED等離子體(ti) 等重大基礎科學問題提供條件,甚至有望開拓全新的科研領域。

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