中国超级激光器可“打破真空”

Mary

激光实验装置

位于中国上海的激光器创下了最大功率纪录

日前，在《科学》杂志上发表的一篇报道，中国科学家小组今年正准备著手在上海举办一个名为“极光站”(SEL)的100瓦激光器超强激光站。这些科学家都努力实现2010年在《物理评论快报》周刊上发表的一则预言——功率足够大的激光器可以使得真空中出现电子。

据悉，物理学家李儒新和他的团队成员研制名为“上海超强超短镭射实验装置”(SULF)的激光器。该装置的核心是一个宽度和飞盘相当、由掺鈦蓝宝石构成的单缸。在点亮晶体中的光线並使其穿过由透镜和反射镜构成的系统后，SULF將光线变成力量强大到令人震惊的脉衝。2016年，它达到了史无前例的5.3拍瓦（英文简称PW，1PW=1000万亿瓦）。

上海物理学家正计划建造可將真空撕裂的强大激光

中国制造的超级激光器

目前，研究人员正在升级该激光器，期望在今年年底打破自己创下的纪录，达到10拍瓦——相当于全球电网功率的1000余倍。不过，该团队的雄心並未止步于此。今年，李儒新和同事打算开始建造名为“极光站”(SEL)的100瓦激光器超强激光站。到2023年，它將把脉衝“扔进”地下20米深处的腔室，从而创造出通常在地球上无法达到的极端温度和压力。天体物理学家和材料科学家將因此受益。

建造功率强大到足以做到这点的激光器在技术上很难，造价也很昂贵，是个挑战。然而，激光器如何能够实现这样巨大的功率水平呢？《科学》周刊解释，功率是两个因素的函数：能量和时间。1秒之內发射1焦耳能量，这就是1瓦；1个小时內发射1焦耳能量，这就是0.28毫瓦。但在一百万分之一秒內发射1焦，那就是100万瓦，即1兆瓦。所有超级激光器都以一种或另一种方式在短时间內发射大量能量，放大它，並使能量束弯曲，这样所有能量都在甚至更短的时间內到达目标。到2023年，“极光站”可以用一百拍瓦的能量击中仅3微米开外的目标。换句话说，这个激光脉衝的大小仅有100飞秒，也就是说1束10拍瓦激光可以在十万亿分之一秒的时间能將距离控制在一根髮丝粗细的范围。

上海超强超短激光实验装置大厅

上海超强超短激光实验装置

报道认为，中国激光器是让物质进入人类能够感知的世界比认为它创造物质要容易一些，其强大的能量束將以研究人员能够探测到的方式把这些成对的分子拉开，即电子和正电子。

在超强超短激光研究领域，这一成就让中国处于领先位置。虽然美国也有一个超级计划，並制定了一个75拍瓦的超强超短激光研究目标，但是到目前为止还没有任何有效的进展。而中国在2016年8月成功实现五拍瓦的试验后，再一次实现10拍瓦的超强超短激光输出。

【来源：澳日】