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中國超級激光器可“打破真空”

中國超級激光器可“打破真空”

激光實驗裝置

中國超級激光器可“打破真空”

位於中國上海的激光器創下了最大功率紀錄

日前,在《科學》雜誌上發表的一篇報道,中國科學家小組今年正準備著手在上海舉辦一個名為“極光站”(SEL)的100瓦激光器超強激光站。這些科學家都努力實現2010年在《物理評論快報》周刊上發表的一則預言——功率足夠大的激光器可以使得真空中出現電子。

據悉,物理學家李儒新和他的團隊成員研製名為“上海超強超短鐳射實驗裝置”(SULF)的激光器。該裝置的核心是一個寬度和飛盤相當、由摻鈦藍寶石構成的單缸。在點亮晶體中的光線並使其穿過由透鏡和反射鏡構成的系統後,SULF將光線變成力量強大到令人震驚的脈衝。2016年,它達到了史無前例的5.3拍瓦(英文簡稱PW,1PW=1000萬億瓦)。

中國超級激光器可“打破真空”

上海物理學家正計劃建造可將真空撕裂的強大激光

中國超級激光器可“打破真空”

中國製造的超級激光器

目前,研究人員正在升級該激光器,期望在今年年底打破自己創下的紀錄,達到10拍瓦——相當於全球電網功率的1000餘倍。不過,該團隊的雄心並未止步於此。今年,李儒新和同事打算開始建造名為“極光站”(SEL)的100瓦激光器超強激光站。到2023年,它將把脈衝“扔進”地下20米深處的腔室,從而創造出通常在地球上無法達到的極端溫度和壓力。天體物理學家和材料科學家將因此受益。

建造功率強大到足以做到這點的激光器在技術上很難,造價也很昂貴,是個挑戰。然而,激光器如何能夠實現這樣巨大的功率水平呢?《科學》周刊解釋,功率是兩個因素的函數:能量和時間。1秒之內發射1焦耳能量,這就是1瓦;1個小時內發射1焦耳能量,這就是0.28毫瓦。但在一百萬分之一秒內發射1焦,那就是100萬瓦,即1兆瓦。所有超級激光器都以一種或另一種方式在短時間內發射大量能量,放大它,並使能量束彎曲,這樣所有能量都在甚至更短的時間內到達目標。到2023年,“極光站”可以用一百拍瓦的能量擊中僅3微米開外的目標。換句話說,這個激光脈衝的大小僅有100飛秒,也就是說1束10拍瓦激光可以在十萬億分之一秒的時間能將距離控制在一根髮絲粗細的範圍。

中國超級激光器可“打破真空”

上海超強超短激光實驗裝置大廳

中國超級激光器可“打破真空”

上海超強超短激光實驗裝置

報道認為,中國激光器是讓物質進入人類能夠感知的世界比認為它創造物質要容易一些,其強大的能量束將以研究人員能夠探測到的方式把這些成對的分子拉開,即電子和正電子。

在超強超短激光研究領域,這一成就讓中國處於領先位置。雖然美國也有一個超級計劃,並制定了一個75拍瓦的超強超短激光研究目標,但是到目前為止還沒有任何有效的進展。而中國在2016年8月成功實現五拍瓦的試驗後,再一次實現10拍瓦的超強超短激光輸出。

【來源:澳日】


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