得益于獲得2018年度的諾貝爾物理學(xué)獎的“啁啾脈沖放大”技術(shù)，科學(xué)家讓激光從超快走向超強。目前人類已知的能級最高的超強超短激光是中科院上海光機所的羲和激光裝置，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實驗室主任錢列加表示，他們課題組發(fā)明了一種放大激光能級的新方法，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、成對的物質(zhì)和反物質(zhì)組成，填滿了每個物體的空隙，它們只是不以顯而易見的方式與宇宙中其他物體相互作用，因為它們相互抵消。如果我們能通過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)時還在美國羅切斯特大學(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)生了多個數(shù)量級的躍升。這些超短超強激光可在實驗室創(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。這項技術(shù)也于去年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。
然而，過去20年間，強激光的峰值功率并沒有發(fā)生顯著變化。錢列加說，他的課題組發(fā)明的方法名叫準(zhǔn)參量啁啾脈沖放大(QPCPA)，該方法具備兩項標(biāo)志性進展。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CPA的方法；二是提出可在信號帶寬內(nèi)濾除噪聲的“帶內(nèi)濾波”新原理方法，有望解決長期制約強場作用效果的超高對比度問題。
“這是一個諾獎級的發(fā)明。”在場的同行這樣評價。對此，錢列加笑笑說：“我們課題組是在CPA方法的基礎(chǔ)上，將超強超短激光的邊界向前推進了一步。”而激光強度的每一次飛躍，都會對物理學(xué)的本質(zhì)問題產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
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