本文摘要：海科路100号，两间将近800平方米的实验室，摆放着五颜六色的晶体、长长的真空管等装置，看起来没什么特别之处。

海科路100号，两间将近800平方米的实验室，摆放着五颜六色的晶体、长长的真空管等装置，看起来没什么特别之处。就是在这里，中科院上海光机所上海科技大学极强激光光源牵头实验室，日前顺利构建了5拍电影瓦激光脉冲输入。这是目前未知的世界最低激光脉冲峰值功率，未来将会明年年底沦为世界首个构建10拍电影瓦激光输入的装置。　　极强非同是什么概念？1拍电影瓦相等1千万亿瓦，相等于全球电网平均功率的500倍，1飞秒相等1秒的1千万亿分之一。

普通照相机最慢可以超过毫秒级，这相等于飞秒级照相机的科学装置，可为电子运动轨迹光学。　　极强非同激光有何应用于价值　　今年3月，我国科学家首次利用激光产生反物质。这正是上海极强非同激光实验装置的一个成果，它可以在材料内部生产出有反物质，也就是大量正电子，与材料内部带上负荷的电子再次发生反物质，当电子的全部质量转变成电磁辐射，并以伽马光子箭出有，再行检测这些光子，就能间接地观测到材料的内部情况。未来，这一成果还有可能用作真空结构和暗物质的观测。

　　这还只是极强非同激光应用于的冰山一角。它为人类获取了前所未有的极端物理条件与全新实验手段，自然界中只有在恒星内部或是黑洞边缘才能寻找的高能量密度（单位体积内包括的能量）极端条件已有可能在实验室内建构。

举例来说，解析一个蛋白质的结构，对于说明了生命的奥秘意义根本性，极强非同激光可用作研制台式化电子加速器和超快X射线源，对蛋白质中的原子运动展开光学观测；目前用作癌症化疗的传统质子加速器，体积可观，极强非同激光可用作研制小型化激光质子刀；材料的很多显然特性是由电子特性来要求的，电子运动的速度比原子还要慢，极强非同激光正是以快制快，其阿秒（1阿秒=10-18秒）脉冲可以用作观测原子内电子的运动，推展材料科学的变革。一言以蔽之，它在台式化加速器、超快化学、阿秒科学、材料科学、激光核聚变、核物理与核医学、高能物理等领域都具备根本性应用于价值。

　　早在2010年，《大自然》就预测未来10年激光领域有可能构建5项重大突破，其中4项与极强激光必要涉及。《科学》也放专文认为，这项工作将影响每一项研究，从核聚变到天体物理。

于是以因为此，极强非同激光沦为了国际上激光科技的近期发展前沿与竞争重点领域。多个国家投巨资积极开展10拍电影瓦级激光装置的研制。

欧盟计划于2018年竣工10拍电影瓦激光装置，法国和英国也正在研制各自的10拍电影瓦激光装置，美、俄、日等则明确提出了百拍电影瓦级激光装置的设想。　　在国家发改委和上海市联合反对下，以10拍电影瓦激光装置为核心的上海极强非同激光实验装置的研制已被划入上海建设具备全球影响力的科创中心、打造出世界级根本性科技基础设施集群的首批重大项目，也将是上海张江综合性国家科学中心的核心平台之一。　　为什么10拍电影瓦是一道坎　　为什么各国都把竣工10拍电影瓦激光装置作为最重要的目标？上海光机所强场激光物理国家重点实验室主任冷雨欣讲解，10拍电影瓦是一道坎，建设可玩性大，同时应用于范围广，一旦竣工可以更佳地获取极端物理条件与全新实验手段。　　每步都很难，10拍电影瓦堪称难上加难。

冷雨欣说道，从1996年研制出钛宝石2.8太瓦（1拍电影瓦=1千太瓦）激光装置算数起，科研团队为之努力奋斗了整整20年。2007年为了研制当时世界最低钛宝石功率0.89拍电影瓦的激光装置，科研人员顶着压力，没日没夜地干。当时，实验室的装置必须加压，大家轮流早晨6时就赶往实验室把空调关上。等到调节好设备开始实验，差不多就到了下午，没一个人舍不得如期上班，都讨厌在实验室工作到深夜。

　　天道酬勤。2013年团队研制成功了当时国际最高峰值功率2拍电影瓦激光缩放系统，此前国际最低激光峰值功率是由美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室1999年建构并维持14年领先地位的1.5拍电影瓦。　　这一排在优势仍然维持到了今天。如果说激光缩放技术是一座高峰，把脉冲时间传输到渐趋无穷小则是一座更高的险峰。

能量恒定的情况下，只有当时间渐趋无穷小时，功率才不会渐趋无穷大。就在今年8月，科研团队解决问题了激光缩放和脉冲传输的关键技术问题，构建了5拍电影瓦激光脉冲输入。

　　科学家预测，未来5年，激光的探讨强度有可能多达1023W/cm2，甚至更高量级。这么大的透射意味著什么？估计一下，1021W/cm2相等于地球接管到的太阳总能量探讨到头发丝笔画的尺度。

如此极大的透射，人们可能会担忧极强非同激光装置否不会带给电磁辐射。科研人员说明说道，尽管极强非同激光的功率超过拍电影瓦级，但因为时间超过飞秒级，其能量还不如一瓶饼干，在脉冲持续时间里，只有约200焦耳的能量。必须告诉的是，一台2千瓦的微波炉如果工作1秒钟，就能产生2千焦耳的能量，连牛奶都转不热。

总体而言，极强非同激光装置产生的电磁辐射较小，只需展开实验室防水才可。　　据介绍，这一项目预计明年年底将首批竣工极端条件材料科学研究平台、超快亚原子物理研究平台、超快化学与大分子动力学研究平台等3个用户实验终端，服务于物质科学与生命科学的研究。

　　中科院上海分院院长、上海科技大学党委书记朱志远评价这一国家战略时说，在上海市委市政府部署下，极强非同激光装置与比邻张江的上海光源、国家蛋白质中心上海设施等大科学设施联合构成了独具特色的世界级大科学装置集群。基础科学的创意和前沿问题的探寻，必不可少核心技术的突破。这一世界级大科学装置集群的竣工，是上海建设有全球影响力的科创中心的最重要内涵，将为提高科学界基础研究能力和前沿探寻能力作出更大贡献。

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