流體中的湍流是自然界中極為普遍、迷人而又復雜的現(xiàn)象。雖然人們借助實驗和大規(guī)模的計算機模擬等最新技術手段對它開展了大量的研究，但至今還是沒有能完全理解它。而與激光核聚變研究有關的高溫高密等離子體中的湍流則更為復雜，一方面其中引入了非線性的電磁力的作用，另一方面這種湍流發(fā)生的時間和空間尺度更快、更小，后者對實驗診斷提出了更大的挑戰(zhàn)。

　　最近，中科院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）光物理實驗室強激光高能量密度物理組與上海交通大學及其印度的合作者一起，針對相對論強激光與固體靶作用中的超強磁場以及湍流產(chǎn)生開展了研究。實驗觀測到等離子體內(nèi)部一定區(qū)域近百兆高斯的強磁場產(chǎn)生，而且磁場的空間分布呈現(xiàn)湍流的特性。物理所丁文君、郝彪、王偉民博士和上海交大盛政明教授對實驗結果開展了大規(guī)模的數(shù)值模擬和理論分析，有力支持了實驗觀測。

　　這項研究對認識和操控快點火激光核聚變中強流電子束的輸運具有重要意義，也有助于人們深化對高溫、致密天體現(xiàn)象的認識。過去十多年，隨著實驗技術的發(fā)展，實驗室天體物理逐漸發(fā)展起來，而強激光與等離子體相互作用是目前實驗室天體物理研究的重要手段。

　　上述研究發(fā)表在《美國國家科學院院刊》[PNAS, vol. 109(21), 8011-8015]。印度有影響的報紙The Telegraph在其科學專欄Knowhow中以Reach for the Stars為題，專門介紹了這項合作研究(鏈接)。

　　該工作得到了國家基金委、科技部和中國科學院的資助。


 

　　實驗和數(shù)值模擬觀察到的磁場時間演化過程 [(a)和(b)] 以及其空間分布[(c)-(e)]。 (a)為實驗觀察到的磁場強度隨時間的演化曲線，(b)為對應的粒子模擬結果。 (c) 為粒子模擬得到的不同時刻下磁場空間分布圖，(d)和(e)為實驗中在3.2皮秒時刻的磁場空間分布圖。來源物理研究所)