賀賢土

　　“高能量密度物理（HEDP）是一門正在興起的物理學(xué)前沿交叉學(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始了科普。

　　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)，高能量密度物理會(huì)涉及大量用傳統(tǒng)物理無法完全解釋的新現(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，在高能量密度狀態(tài)下，物質(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)十分復(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。

　　賀賢土指出，高能量密度物理揭示了極端條件下物質(zhì)的新結(jié)構(gòu)和新特性。對(duì)此進(jìn)行研究是物理學(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基礎(chǔ)科學(xué)問題和應(yīng)用問題。

　　不過，隨著高功率激光器發(fā)展，高能量密度下的物質(zhì)特性常常可用強(qiáng)激光進(jìn)行研究，例如，天體物理實(shí)驗(yàn)室就是用強(qiáng)激光來研究觀測(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)慣性約束聚變的物理基礎(chǔ)，也有利于檢驗(yàn)高能量密度物理的一些重要研究結(jié)果。

　“事實(shí)上，激光聚變研究的最大動(dòng)力來源于人類對(duì)能源的需求。”賀賢土說，“在激光聚變過程中，大量的科學(xué)問題屬于高能量密度物理問題。如果其中規(guī)律被弄清楚了，人類就能設(shè)計(jì)出合適的聚變裝置和燃料球，從而產(chǎn)生源源不斷的聚變能。不過，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)行研究。

　　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，并在此基礎(chǔ)上展開了大量有關(guān)激光聚變物理的實(shí)驗(yàn)研究。

　　90年代中期，美國(guó)又升級(jí)了NOVA和OMEGA激光器，輸出納秒級(jí)脈寬、藍(lán)光能量30～40千焦，隨后開始了國(guó)家點(diǎn)火裝置（NIF）的建造，其總能量達(dá)到了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；2000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多次物理打靶實(shí)驗(yàn)，當(dāng)前正在進(jìn)行進(jìn)一步升級(jí)。

　　神光（SG）-III激光裝置于2006年開始建造，設(shè)計(jì)能量為藍(lán)光200千焦以上，預(yù)計(jì)近年內(nèi)將正式運(yùn)行。這些高功率激光裝置的建成，使得我國(guó)激光聚變和高能量密度物理實(shí)驗(yàn)室研究得到了快速、蓬勃的發(fā)展。