得益于獲得2018年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的“啁啾脈沖放大”技術(shù)，科學(xué)家讓激光從超快走向超強(qiáng)。目前人類(lèi)已知的能級(jí)最高的超強(qiáng)超短激光是中科院上海光機(jī)所的羲和激光裝置，它的輸出功率是10拍瓦（1拍瓦=10的15次方瓦）。在昨天舉行的東方科技論壇上，上海交通大學(xué)激光等離子體教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任錢(qián)列加表示，他們課題組發(fā)明了一種放大激光能級(jí)的新方法，該方法可讓單束激光輸出達(dá)到10-100拍瓦，具備了“撕裂真空”的最低要求。
根據(jù)量子電動(dòng)力學(xué)，真空并非如經(jīng)典物理認(rèn)為的那么空，而是由密集的、成對(duì)的物質(zhì)和反物質(zhì)組成，填滿了每個(gè)物體的空隙，它們只是不以顯而易見(jiàn)的方式與宇宙中其他物體相互作用，因?yàn)樗鼈兿嗷サ窒Ｈ绻覀兡芡ㄟ^(guò)某種方式把充滿在空間中的物質(zhì)、各種輻射和引力波全都移除，就能發(fā)現(xiàn)存在于空間的少量固有能量。因此，撕裂真空被認(rèn)為可以解答宇宙中一些最根本的問(wèn)題，但是撕裂真空需要極其巨大的能量。
激光被認(rèn)為是撕裂真空的能量源之一。1985年，當(dāng)時(shí)還在美國(guó)羅切斯特大學(xué)的莫羅教授及其研究生斯特里克蘭提出飛秒激光的啁啾脈沖放大(CPA)，使激光峰值功率產(chǎn)生了多個(gè)數(shù)量級(jí)的躍升。這些超短超強(qiáng)激光可在實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造大到高能天體、小到原子核內(nèi)部的高能量密度環(huán)境，是探索極端物質(zhì)狀態(tài)下科學(xué)未知的研究最前沿，也是支撐激光聚變等戰(zhàn)略高技術(shù)研究的大科學(xué)設(shè)施。這項(xiàng)技術(shù)也于去年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
然而，過(guò)去20年間，強(qiáng)激光的峰值功率并沒(méi)有發(fā)生顯著變化。錢(qián)列加說(shuō)，他的課題組發(fā)明的方法名叫準(zhǔn)參量啁啾脈沖放大(QPCPA)，該方法具備兩項(xiàng)標(biāo)志性進(jìn)展。一是提出“準(zhǔn)參量非線性”新概念，這是一種放大能力大幅超過(guò)CPA的方法；二是提出可在信號(hào)帶寬內(nèi)濾除噪聲的“帶內(nèi)濾波”新原理方法，有望解決長(zhǎng)期制約強(qiáng)場(chǎng)作用效果的超高對(duì)比度問(wèn)題。
“這是一個(gè)諾獎(jiǎng)級(jí)的發(fā)明。”在場(chǎng)的同行這樣評(píng)價(jià)。對(duì)此，錢(qián)列加笑笑說(shuō)：“我們課題組是在CPA方法的基礎(chǔ)上，將超強(qiáng)超短激光的邊界向前推進(jìn)了一步。”而激光強(qiáng)度的每一次飛躍，都會(huì)對(duì)物理學(xué)的本質(zhì)問(wèn)題產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
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