小实验室里创造“大宇宙”

因为创造出了“微型太阳”，在实验室里重现“大宇宙”，上海交通大学校长、激光等离子体物理学家张杰院士9月24日被美国核学会授予2015年度爱德华·泰勒奖。这是我国科学家首次荣获这个激光聚变领域的国际最高奖项。 

数十年来，全球科学家一直梦想着在地球实验室里实现太阳的聚变反应，以获得取之不尽的清洁能源。相比当前人类采用的裂变式核能，聚变反应更加高效，而且几乎不会带来放射性污染等环境问题。聚变燃料可直接取自海水中富含的氚和氘，如果每升海水中所蕴含的氘和氚发生完全的聚变反应，能产生相当于300升汽油燃烧时释放的能量。以此推算，根据目前世界能源消耗水平和海水存量，聚变能可供人类使用数亿年甚至数十亿年，因此，聚变能被看作人类的终极能源。 

然而如何控制聚变反应，实现持续的能量净输出，则是科学界一直聚焦的重大科学问题。激光聚变是实现受控核聚变的一种途径，为了实现核燃料的持续燃烧，人们先后提出了中心点火激光聚变和快点火激光聚变等物理方案。其中快点火方案有望大幅降低驱动激光的能量和激光等离子体的不稳定性，因此受到了世界范围的广泛关注。 

快点火物理方案的研究中，超热电子的定向产生和可控传输是快点火激光聚变成功的关键。张杰教授带领的研究团队，对这个问题进行了深入系统的研究，实现了超热电子束流的定向产生和准直传输，为深入理解和控制快点火激光核聚变过程作出了重要贡献。 

长期以来，天文学家对天体现象的主要研究方法是被动的远距离观测和理论模拟，但高功率激光技术的快速发展，给天体物理研究带来了新的机遇。利用高功率激光装置，人们能够在实验室中创造与天体现象相似、前所未有的极端物理环境，为科学家们在实验室中对天体问题进行主动、近距、可控的研究提供了新思路和新方法。 

张杰教授领导的国际联合研究团队在国内开创了实验室天体物理研究的新领域，在对黑洞周围的光电离、太阳表面的磁重联和喷流、超新星爆发导致的无碰撞冲击波等重要天体物理前沿问题的研究中，取得了多项重要突破，受到国际同行的高度评价。 a爱德华·泰勒奖是美国核物理学会设立的以“氢弹之父”爱德华·泰勒命名的聚变能源领域最高奖项，每两年在国际惯性聚变科学与应用大会上颁发，每次授予两名杰出科学家，奖励他们在运用激光和离子粒子束产生高温高强物质来进行科学研究及可控热能核聚变上的前沿研究和领导力。 

来源：《文汇报》 2015.09.30 第07版 科教卫    

原文： 小实验室里创造“大宇宙”