贺贤土院士：高能量密度物理方兴未艾

何仙图

■我们的记者王静

“高能密度物理学是物理学中一门新兴的边缘交叉学科。研究的主要内容是能量密度大于10万焦耳/立方厘米时的材料特性和运动规律，这是物理学的一个重要分支近日，在国际高能密度物理会议间隙，中国科学院院士何贤图向记者微笑着启动科普工作。

宇宙中的恒星和行星是高能量密度的物质。为了研究宇宙中的物质规律，在地球上，科学家们使用高功率激光瞬间压缩物质，以模拟和实现天体中的高能量密度状态。

科学家们兴奋地发现，高能密度物理学包含了大量传统物理学无法完全解释的新现象。其中，高能量密度(HED)的典型现象是量子效应和经典效应的共存。

何显图解释说，在高能量密度状态下，物质温度通常低于费米温度，分子离解，原子部分电离和各种粒子共存。这种状态导致非常复杂的材料性质:大量的粒子*度被激发，经常表现出强烈的集体效应和明显的非线性效应，并且经常形成复杂的可压缩流体形式。

"高能密度物理学已经成为物理学研究的一个亮点."何仙图说道。

何先图指出，高能密度物理学揭示了极端条件下物质的新结构和新特征。研究这个对物理学家来说是一个新的挑战。

他进一步介绍说，高能密度物理学的研究需要解决大量的基础科学问题和应用问题。

然而，随着高功率激光器的发展，高能量密度下的材料特性通常可以用强激光来研究。例如，天体物理实验室使用强激光来研究高能量密度的观测对象。因此，高能密度物理的研究不仅为激光驱动惯性约束聚变提供了物理基础，而且有助于检验高能密度物理的一些重要研究成果。

"事实上，激光聚变研究的最大动力来自对能源的需求."何仙图说，“在激光聚变过程中，大量科学问题属于高能密度物理学。如果定律被阐明，人类可以设计合适的聚变装置和燃料球来产生稳定的聚变能流。然而，这项研究还不成熟，需要一段时间才能投入使用。”

因此，世界各国都在竞相研究它。

其中，美国领先世界。20世纪80年代中期，我国设计并制造了纳秒脉冲宽度、蓝光输出能量为20千焦耳的NOVA激光器。在此基础上，开展了大量的激光聚变物理实验研究。

在1990年代中期，美国升级了NOVA和OMEGA激光器，输出30-40千焦耳的纳秒脉冲宽度和蓝光能量，然后开始建造国家点火设施(NIF)，总能量为1.8兆焦耳。

神光一号激光装置于20世纪80年代中期在中国制造。2000年，为物理实验建造了一台SG-II激光器。SG-II装置能输出8束蓝光，总能量为3千焦。它已用于5000多次物理射击实验，目前正在进一步升级。

SG-III激光装置建于2006年，蓝光的设计能量超过200千焦，预计将于近年投入运行。随着这些高功率激光装置的建成，我国激光聚变和高能量密度物理实验室的研究得到了迅猛发展。

中国科学新闻(2012-12-15，第一版集锦)