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发布时间:2021-09-13     来源于:上海研究院

 羲和——上古傳說中的太陽之母,她的十個孩子都是太陽,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,傳說中的羲和,也是掌握日出日落、時間曆法的人。

      现在我们知道,日月运行是自然现象,但是,羲和作为中国人心中的太阳神,一直是光明的象征。随着科学的发展,人们掌握了光的规律,开始了探索和利用光能的历程。


      在中国的上海,有一群科学家,他们将手中的超强超短激光实验装置,命名为羲和一号。这台装置的峰值功率高达10拍瓦(即10的16次方瓦),如果把这样的激光聚焦到10微米,产生的光强约等于地球接收到太阳的总辐射对应的光强的十倍。这样的能力,可能就是“羲和一号”的命名缘由。
      中国科学院上海光学精密机械研究所的李儒新院士,不仅是“羲和一号”的建设者,也是我国激光事业的见证者。9月11日,在2021年浦东新区“全国科普日”活动当天,他来到墨子沙龍现场,向现场科学爱好者们介绍“羲和一号”。


       激光的发展是近几十年的事情,1960年,世界上第一台激光器诞生于美国的休斯公司,一年后,王之江院士制成我国的第一台激光器。此后的几十年,科学家一直在追求更高的峰值功率输出。《科学》杂志上总结了1960年激光器发明以来激光功率提升的五个里程碑,其中,第五个里程碑——产生最强的峰值功率输出(10拍瓦),就是由中国科学家完成的。羲和一号的这一步跨越,可以提供前所未有的超高能量密度、超强电磁场和超快时间尺度等综合性极端物理条件,因此成为了张江综合性国家科学中心重大基础设施之一。
      现场观众除了感叹“羲和”这类大科学装置强大的能量,也很关心,我们大力发展各种光源,究竟是为了什么?在这一点上,李儒新院士着重给予了解答。
      一年多来,所有人的生活都或多或少被新冠疫情所影响,可是,大多数人不知道的是,抗击疫情的过程就少不了上海光源的功劳。去年一月,全世界第一幅新冠病毒的三维结构数据就是在上海光源获得的,在其帮助下,药物的筛选得以进行。
      事实上,新冠病毒研究方面的应用只是光源为其他领域提供服务的一个缩影,除了生命科学,其它诸如物理、化学、材料等学科,都可以将激光当做一种“超级显微镜”,将研究对象分析得更加清楚。

對此,本場活動的主持人潘建偉院士也在活動現場給出了更通俗的解釋:所有的科學都有兩個目標,第一個目標就是尋找世界上所有的東西的一個共同點,第二個目標是尋找這個世界上各種物質形態的不同點。比如對于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,而對于生命學家來講,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,我們需要有一個非常強大的工具,這個工具就像我們的眼睛,幫助我們“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渗透,是活动现场李儒新院士精彩报告的主题。纵观激光器和加速器的发展历史,我们可以看到,两者相互促进,共同取得了一系列突破性进展。未来的第五代光源,就是结合了同步辐射和自由电子激光的优点,采用“储存环+基于角色散机制的调制反调制”的产生方式,在亮度、通量、调节范围、轨道和辐射稳定性等方面,将满足用户更加多样、严苛的需求。
      基于高功率激光和高能粒子束相结合的装置,会为探索强场QED真空、QED等离子体等重大基础科学问题提供条件,甚至有望开拓全新的科研领域。