作者:王静 来源:中国科学报 发布时间:2012-12-15 9:53:03
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贺贤土院士:高能量密度物理方兴未艾

贺贤土

 
■本报记者 王静
 
“高能量密度物理(HEDP)是一门正在兴起的物理学前沿交叉学科,研究的主要内容是能量密度大于每立方厘米10万焦耳状态下的物质特性和运动规律,是物理学的一个重要分支。”近日,在高能量密度物理国际会议间歇,中科院院士贺贤土微笑着向记者开始了科普。
 
宇宙中恒星和行星,都是高能量密度物质。为了研究宇宙物质的规律,在地球上,科学家们利用高功率激光器瞬间压缩物质,来模拟实现天体中的高能量密度状态。
 
让科学家感到兴奋的是,他们发现,高能量密度物理会涉及大量用传统物理无法完全解释的新现象。其中,典型的高能量密度(HED)现象,一般表现为量子效应与经典效应并存。
 
贺贤土解释说,在高能量密度状态下,物质温度通常小于费米温度,分子离解,原子部分电离,多种粒子共存。这种状态导致物质性质十分复杂:大量粒子自由度被激发,常常呈现出很强的集体效应和明显的非线性效应,并且常常形成了复杂的可压缩流体形态。
 
“高能量密度物理已成为物理学研究中的一个亮点。”贺贤土说。
 
贺贤土指出,高能量密度物理揭示了极端条件下物质的新结构和新特性。对此进行研究是物理学家面临的新挑战。
 
他进一步介绍道,高能量密度物理研究需要解决大量基础科学问题和应用问题。
 
不过,随着高功率激光器发展,高能量密度下的物质特性常常可用强激光进行研究,例如,天体物理实验室就是用强激光来研究观测到的高能量密度天体。因此,高能量密度物理研究不仅提供了激光驱动惯性约束聚变的物理基础,也有利于检验高能量密度物理的一些重要研究结果。
 
“事实上,激光聚变研究的最大动力来源于人类对能源的需求。”贺贤土说,“在激光聚变过程中,大量的科学问题属于高能量密度物理问题。如果其中规律被弄清楚了,人类就能设计出合适的聚变装置和燃料球,从而产生源源不断的聚变能。不过,该研究目前尚不成熟,投入使用尚需时日。”
 
因此,世界各国竞相对其进行研究。
 
其中,美国走在世界最前列。该国在上世纪80年代中期就设计并建成了纳秒级脉冲宽度、蓝光输出能量20千焦的NOVA激光装置,并在此基础上展开了大量有关激光聚变物理的实验研究。
 
90年代中期,美国又升级了NOVA和OMEGA激光器,输出纳秒级脉宽、蓝光能量30~40千焦,随后开始了国家点火装置(NIF)的建造,其总能量达到了1.8兆焦。
 
而我国于80年代中期建成了神光(SG)-I激光装置;2000年建成神光(SG)-II激光器,供物理实验。SG-II装置可以输出8束、总3千焦的蓝光能量,已用于5000多次物理打靶实验,当前正在进行进一步升级。
 
神光(SG)-III激光装置于2006年开始建造,设计能量为蓝光200千焦以上,预计近年内将正式运行。这些高功率激光装置的建成,使得我国激光聚变和高能量密度物理实验室研究得到了快速、蓬勃的发展。
 
《中国科学报》 (2012-12-15 第1版 要闻)
 
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