據(jù)2018年1月24日在美國《科學(xué)》周刊上發(fā)表的報(bào)道,中國科學(xué)家們今年準(zhǔn)備開始在上海建造一座100拍瓦的激光器超強(qiáng)激光站。這使得他們走到了全世界眾多科學(xué)家的前面,因?yàn)檫@是目前世界上計(jì)劃建造的最高激光脈沖峰值功率發(fā)生裝置之一,其戰(zhàn)略意義十分重大,它與“聚龍一號”超高功率脈沖強(qiáng)流加速器、“神光”III和正在建設(shè)的“神光”IV激光核聚變裝置一同構(gòu)成了我國下一代新型核武器研制的大型科學(xué)平臺,軍事專家陳忠告訴記者,隸屬于中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所的強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,在超強(qiáng)超短激光與強(qiáng)場激光物理領(lǐng)域持續(xù)深入研究20多年,目前已經(jīng)取得一系列重要成果,特別是在超短超強(qiáng)激光領(lǐng)域,在世界超短超強(qiáng)激光領(lǐng)域拿下了世界第一,甚至將進(jìn)一步拉大與美、日、歐的技術(shù)差距,這是中國在激光技術(shù)領(lǐng)域的又一個重大技術(shù)突破項(xiàng)目。

軍事專家告訴記者,超快光學(xué)與超強(qiáng)激光技術(shù)已經(jīng)成為光學(xué)與激光乃至物理學(xué)和信息科學(xué)領(lǐng)域最活躍的研究前沿之一,特別是最近十余年來的發(fā)展十分迅猛,目前正處于取得重大技術(shù)突破和開拓重大應(yīng)用的前夕,美國《自然》(Nature)雜志2010年曾刊文稱,分析未來十年重要科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展方向并提出2020年展望,該文預(yù)測激光領(lǐng)域未來十年可能實(shí)現(xiàn)5項(xiàng)重大突破,其中4項(xiàng)與超快光學(xué)及超強(qiáng)激光技術(shù)直接相關(guān),超快光學(xué)與超強(qiáng)激光技術(shù)已經(jīng)成為改變激光核聚變、第四代核武器、核醫(yī)療技術(shù)、天體物理學(xué)和高度物理學(xué)未來發(fā)展的“一扇大門”,那么中國發(fā)展超短超強(qiáng)激光取得了那些成就?這個超短超強(qiáng)激光到底為什么這么重要呢?

軍事專家告訴記者,拍瓦的概念估計(jì)大家不是很熟,給大家舉一個例子就明白了,10拍瓦(1拍瓦=1千萬億瓦)相當(dāng)于全世界全部電網(wǎng)電力總和的1000倍,當(dāng)然這只是一瞬間功率,是一個飛秒級別發(fā)出的功率,舉個例子,即使是每秒飛行30萬千米的真空中的光,在一飛秒內(nèi)也只能走300納米,實(shí)際上,激光脈沖的峰值功率可望突破10拍瓦乃至1艾瓦量級,聚焦強(qiáng)度可能超過每平方厘米1艾瓦,這樣的激光條件下激光與物質(zhì)的相互作用,首次進(jìn)入到了一個前所未有的強(qiáng)相對論性與高度非線性的范疇,將如此高的能量突然匯聚在一個一平方厘米的位置,能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)創(chuàng)造出前所未有的超高能量密度,超強(qiáng)電磁場和超快時間尺度綜合性極端物理?xiàng)l件,在激光加速、激光聚變、等離子體物理、核物理、天體物理、高能物理、材料科學(xué)、第四代核武器等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用價(jià)值,例如:超強(qiáng)超短激光驅(qū)動的小型化高能電子加速器、高亮度γ射線源及高能質(zhì)子加速器,有望為基于加速器的新光源,并促進(jìn)第四代核武器以及新型核武器模擬核爆的研制。

我們知道,核爆炸的殺傷力可以毀滅世界,1996年雖然有核國家簽訂了全面禁止核武器試驗(yàn)條約,然而,核武器作為當(dāng)今世界最大最有效的軍事威懾工具,仍將在今后相當(dāng)長的歷史時期內(nèi)存在,核軍備競賽也決不會因?yàn)槿娼嚄l約的簽訂而嘎然停止,在核平衡政策的影響下,只要世界上一天不徹底銷毀核武器,有核國家就不可能停止核武器的研究,目前,中、美、俄、法、以等國都沒有停止研發(fā)新一代核武器,而在沒有核試驗(yàn)的情況下這些國家必須通過新技術(shù)來解決研究問題,而且,全面禁試只是禁止在空中、地上和地下進(jìn)行熱核試驗(yàn),并不是禁止繼續(xù)制造、改進(jìn)和發(fā)展核武器,全面禁試以后,有核國家?guī)缀醵荚趯ふ掖_保庫存核武器的安全性、可靠性、有效性和改進(jìn)與發(fā)展核武器綜合性能的辦法,并同時設(shè)法長期維持一支高素質(zhì)的核武器專家隊(duì)伍。特別是美國,不惜花巨資,另辟蹊徑,推出了龐大的核武器管理計(jì)劃(SSMP)和加速科學(xué)計(jì)算機(jī)創(chuàng)新(ASCI)計(jì)劃 ,在實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)研究核武器物理,核爆模擬研究就是其中最重要的組成部分。

所謂核爆模擬,主要指的是利用激光慣性約束聚變,在實(shí)驗(yàn)室開展有關(guān)核武器物理和核武器效應(yīng)的理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究,這里高能激光,特別是超短超強(qiáng)激光器就變成了重要的試驗(yàn)設(shè)備,實(shí)際上,核爆模擬研究的目的,旨在全面核禁試后通過實(shí)驗(yàn)室研究的手段,用經(jīng)過實(shí)驗(yàn)校驗(yàn)核武器設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)模擬程序來繼續(xù)研究核武器物理和核武器效應(yīng),以便確保庫存核武器的安全性 、可靠性與有效性,并進(jìn)一步改善核武器的性能,甚至發(fā)展核武器,這是一個大國發(fā)展新型核武器乃至維持自己的核力量的一個重要基礎(chǔ),目前,中、美、俄、法四國都擁有自己一整套完整的激光慣性約束聚變系統(tǒng),而這一學(xué)科的基礎(chǔ)還是上面提到的超短超強(qiáng)激光技術(shù)。
除此之外,超短超強(qiáng)激光試驗(yàn)中偶然發(fā)生的一系列奇怪現(xiàn)場,也成為未來物理學(xué)甚至人類武器技術(shù)發(fā)展的一個新領(lǐng)域,功率足夠大的激光器可以使得真空中出現(xiàn)無中生有產(chǎn)生正電子,這有什么含義呢?大家知道,根據(jù)宇宙大爆炸學(xué)說,宇宙大爆炸以前之所以沒有物質(zhì),是因?yàn)檎N镔|(zhì)和反物質(zhì)全部湮滅了。由于某種原因打破了這種平衡,正反物質(zhì)才被釋放出來了,于是就有了宇宙大爆炸,但是科學(xué)家認(rèn)為既然宇宙早期正反物質(zhì)總量可能相等,為什么現(xiàn)在的宇宙卻是由正常物質(zhì)主宰著,反物質(zhì)都去哪了?而國外科學(xué)家一致認(rèn)為,中國在2023年左右建成的100兆瓦超強(qiáng)激光器,很可能將在真空狀態(tài)下將電子和它的反物質(zhì)——正電子完美地分裂出來,從而得到人類一直夢想得到了的反物質(zhì),一些學(xué)者認(rèn)為,幾克反物質(zhì)武器相當(dāng)于幾十萬噸原子彈的威力。