高能量密度物理方興未艾

1、高能量密度物理方興未艾賀賢土“高能量密度物理HEDP是一門(mén)正在興起的物理學(xué)前沿穿插學(xué)科，研究的主要內(nèi)容是能量密度大于每立方厘米10萬(wàn)焦耳狀態(tài)下的物質(zhì)特性和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是物理學(xué)的一個(gè)重要分支。近日，在高能量密度物理國(guó)際會(huì)議間歇，中科院院士賀賢土微笑著向記者開(kāi)場(chǎng)了科普。宇宙中恒星和行星，都是高能量密度物質(zhì)。為了研究宇宙物質(zhì)的規(guī)律，在地球上，科學(xué)家們利用高功率激光器瞬間壓縮物質(zhì)，來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)天體中的高能量密度狀態(tài)。讓科學(xué)家感到興奮的是，他們發(fā)現(xiàn)，高能量密度物理睬涉及大量用傳統(tǒng)物理無(wú)法完全解釋的新現(xiàn)象。其中，典型的高能量密度HED現(xiàn)象，一般表現(xiàn)為量子效應(yīng)與經(jīng)典效應(yīng)并存。賀賢土解釋說(shuō)，在高能量密度狀態(tài)下，物

2、質(zhì)溫度通常小于費(fèi)米溫度，分子離解，原子部分電離，多種粒子共存。這種狀態(tài)導(dǎo)致物質(zhì)性質(zhì)非常復(fù)雜：大量粒子自由度被激發(fā)，常常呈現(xiàn)出很強(qiáng)的集體效應(yīng)和明顯的非線性效應(yīng)，并且常常形成了復(fù)雜的可壓縮流體形態(tài)。“高能量密度物理已成為物理學(xué)研究中的一個(gè)亮點(diǎn)。賀賢土說(shuō)。賀賢土指出，高能量密度物理提醒了極端條件下物質(zhì)的新構(gòu)造和新特性。對(duì)此進(jìn)展研究是物理學(xué)家面臨的新挑戰(zhàn)。他進(jìn)一步介紹道，高能量密度物理研究需要解決大量根底科學(xué)問(wèn)題和應(yīng)用問(wèn)題。不過(guò)，隨著高功率激光器開(kāi)展，高能量密度下的物質(zhì)特性常常可用強(qiáng)激光進(jìn)展研究，例如，天體物理實(shí)驗(yàn)室就是用強(qiáng)激光來(lái)研究觀測(cè)到的高能量密度天體。因此，高能量密度物理研究不僅提供了激光驅(qū)動(dòng)慣

3、性約束聚變的物理根底，也有利于檢驗(yàn)高能量密度物理的一些重要研究結(jié)果?！笆聦?shí)上，激光聚變研究的最大動(dòng)力來(lái)源于人類(lèi)對(duì)能源的需求。賀賢土說(shuō)，“在激光聚變過(guò)程中，大量的科學(xué)問(wèn)題屬于高能量密度物理問(wèn)題。假如其中規(guī)律被弄清楚了，人類(lèi)就能設(shè)計(jì)出適宜的聚變裝置和燃料球，從而產(chǎn)生源源不斷的聚變能。不過(guò)，該研究目前尚不成熟，投入使用尚需時(shí)日。因此，世界各國(guó)競(jìng)相對(duì)其進(jìn)展研究。其中，美國(guó)走在世界最前列。該國(guó)在上世紀(jì)80年代中期就設(shè)計(jì)并建成了納秒級(jí)脈沖寬度、藍(lán)光輸出能量20千焦的NOVA激光裝置，并在此根底上展開(kāi)了大量有關(guān)激光聚變物理的實(shí)驗(yàn)研究。90年代中期，美國(guó)又晉級(jí)了NOVA和OMEGA激光器，輸出納秒級(jí)脈寬、藍(lán)光能量3040千焦，隨后開(kāi)場(chǎng)了國(guó)家點(diǎn)火裝置NIF的建造，其總能量到達(dá)了1.8兆焦。而我國(guó)于80年代中期建成了神光SG-I激光裝置；2019年建成神光SG-II激光器，供物理實(shí)驗(yàn)。SG-II裝置可以輸出8束、總3千焦的藍(lán)光能量，已用于5000屢次物理打靶實(shí)驗(yàn)，當(dāng)前正在進(jìn)展進(jìn)一步晉級(jí)。神光SG-III激光裝置于2019年開(kāi)場(chǎng)建造，設(shè)計(jì)能量為藍(lán)光200千焦以上，預(yù)