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张杰院士带领的激光强场物理团队荣获2018年度求是杰出科技成就集体奖

2018-12-19

激光强场物理是目前现代物理学乃至现代科学中非常重要的前沿学科领域,不仅有重大的科学意义,而且在国家战略高技术与交叉学科领域中也起着重要的推动作用。激光强场物理团队由上海交通大学、中国科学院物理研究所和国家天文台三个课题组组成。

 

在激光聚变研究领域,该团队提出并验证了准参量放大(QPCPA)这一创新性概念,突破了制约超短超强激光极限放大能力的世界性瓶颈难题,研制出超高动态范围的超短超强激光单次信噪比测量仪,超过国际报道最好指标的4个数量级,并被成功应用于我国国防重大专项工程中。实现了强流炒热电子定向产生和输运的控制,解决了快点火聚变新方案中的一系列难题,使得这一方案的研究得到了快速发展。

 

陈民教授:“主要从事的是激光等离子体相互作用里面的,一个是超热电子的传输,这个是跟快点火里面粒子束的点火相关的;另外一部分就是做强激光驱动的粒子加速跟辐射源。在第一部分里面我是在博士的时候参与了一些粒子传输的一些模拟的工作。因为我们当时实验做出来了一些,发现表面电子,就是说激光跟等离子体相互作用的时候能在表面产生一个定向的、方向性非常好的电子束。这一部分当时我们认为,其实国际上也有一些团队,有一些迹象表明,这一部分电子可以作为快点火来用。我们就用自己开发的粒子模拟程序,研究了这些电子束在表面是如何加速以及传输的”。

发展出超快电子束探针实现了对超强瞬变电磁场的高时空分辨直接探测。团队在激光聚变领域的研究成果为国防重大专项做出关键创新性贡献。

 

钱列加教授:“最近我们提出来,我们去结合我们的特色、特点,我们称之为一种新的、代表上海的这么一种方式,我们称之为准参量放大,就是QPCPA这个方法。它原理上面我们经过研究以后发现它的放大能力方面可以比过去美国的的方案以及欧洲的方案分别提高将近一个数量级。也就是说,通过这样的方式,采用以前的这些基本条件,我们可以将强激光再将现有国际上面的强激光功率水平进一步提高一个数量级”。

 

强激光实验室天体物理领域,该团队运用极强激光脉冲与特殊构型靶相互作用,在实验室创造出类似于天体环境下的高能量密度物质状态,以便深入理解重要的天体物理现象和过程。通过不懈努力,团队成员利用我国神光II高能激光装置,重点研究了极端天体环境中与磁重联过程相关的重要现象,成功模拟了太阳耀斑中环顶X射线源和磁重联喷流现象,更准确地解释了环顶X射线源的产生过程。该团队还利用激光等离子体构造了与地磁环境相似的磁重联结构,发现了磁重联过程中的运动磁岛等新结构,为解读日地空间高能粒子产生的卫星观测提供了新手段。这些研究成果有助于了解空间气候对人类生产生活的影响。

 

盛政明教授:“我负责理论跟数值模拟方面的工作。我之前在国外就开始发展我们的数值模拟程序。那么我们回到国内之后,经过多年一直在发展数值模拟程序,包括到现在为止。因为随着计算能力的提升,计算机的能力是越来越大。我们国内有一个超算中心,它的计算机现在应该是国际上最顶尖、最快的计算机。如果能够用好这个计算机,那么我们可以做出别人做不出来的工作”。

激光强场物理团队在新型等离子体加速和高强度超快辐射研究方面也取得了重要进展。团队所提出的电离注入机制突破了国际上在激光加速应用和发展方面遭遇的瓶颈困难,极大提高了加速电子束的品质和稳定性。通过对电子注入方式和电子加速过程的操控,实现了超快X射线源在转换效率、峰值亮度、信噪比等关键参数上的大幅提升,为超快X射线源的广泛应用奠定了基础,成为领域内的标志性进展。

 

陈洁教授:“团队里面我主要是负责利用超快的电子探针来解析等离子体内部的结构,这是我们主要的工作。之前我是做超快的,也是在超快这个领域,但是在做用超快的光学和超快的X射线这些手段。加入团队以后才用超快电子衍射的方法,就是用电子的探针,然后再结合以前我自己的专长,在光和X射线方面探针的总的结合来做探测”。

在强太赫兹(THz)辐射产生方面,张杰院士带领的团队提出并实验验证了三种基于激光等离子体的高功率强太赫兹(THz)辐射产生新机制。为实现实用小型化、大能量、宽谱太赫兹辐射源开辟了新途径。该团队所发明的等离子体光学元件实现了对超强激光的有效调控,开辟了超强激光强场物理研究的新前沿。

激光强场物理团队负责人张杰院士曾于1999年获得求是杰出青年学者奖,在过去19年的时间里,他秉承求是精神的理想带领该研究团队为中国科技事业的进步贡献出自己的力量。在2013年度求是颁奖典礼上,张杰院士将自己2012年当选为美国科学院外籍院士的证书赠给了基金会主席查懋声先生,以感谢求是杰出青年学者奖当年对他雪中送炭般的支持。

 

张杰院士:“求是基金对我来讲是一个相当于是早期的一个非常重要的资助,同时在十九年之后再一次地去对我们这个团队做出的贡献作出奖励,这是一个对我来讲非常重要的认可。当时在1999年,其实我就是在求是基金的支持下,使我下定了决心,从英国牛津大学回到了中科院物理所。那个时候的求是基金对我来讲其实是一个雪中送炭的支持”。

 

时隔19年之后,张杰院士所领导的团队获得2018年度求是杰出科技成就集体奖,他将率领团队带着新的研究成果再次登上颁奖典礼的舞台。这亦是对求是科技基金会最好的回馈。

求是精神,薪火相传,相信求是精神会感召更多青年学者在祖国实现自己的学术理想!


“激光强场物理团队”介绍短片链接:http://www.qiushi.org/2018_001.html