小實驗室里創造“大宇宙”

　　因為創造出了“微型太陽”，在實驗室里重現“大宇宙”，上海交通大學校長、激光等離子體物理學家張杰院士9月24日被美國核學會授予2015年度愛德華·泰勒獎。這是我國科學家首次榮獲這個激光聚變領域的國際最高獎項。

　　數十年來，全球科學家一直夢想著在地球實驗室里實現太陽的聚變反應，以獲得取之不盡的清潔能源。相比當前人類采用的裂變式核能，聚變反應更加高效，而且幾乎不會帶來放射性污染等環境問題。聚變燃料可直接取自海水中富含的氚和氘，如果每升海水中所蘊含的氘和氚發生完全的聚變反應，能產生相當于300升汽油燃燒時釋放的能量。以此推算，根據目前世界能源消耗水平和海水存量，聚變能可供人類使用數億年甚至數十億年，因此，聚變能被看作人類的終極能源。

　　然而如何控制聚變反應，實現持續的能量凈輸出，則是科學界一直聚焦的重大科學問題。激光聚變是實現受控核聚變的一種途徑，為了實現核燃料的持續燃燒，人們先后提出了中心點火激光聚變和快點火激光聚變等物理方案。其中快點火方案有望大幅降低驅動激光的能量和激光等離子體的不穩定性，因此受到了世界范圍的廣泛關注。

　　快點火物理方案的研究中，超熱電子的定向產生和可控傳輸是快點火激光聚變成功的關鍵。張杰教授帶領的研究團隊，對這個問題進行了深入系統的研究，實現了超熱電子束流的定向產生和準直傳輸，為深入理解和控制快點火激光核聚變過程作出了重要貢獻。

　　長期以來，天文學家對天體現象的主要研究方法是被動的遠距離觀測和理論模擬，但高功率激光技術的快速發展，給天體物理研究帶來了新的機遇。利用高功率激光裝置，人們能夠在實驗室中創造與天體現象相似、前所未有的極端物理環境，為科學家們在實驗室中對天體問題進行主動、近距、可控的研究提供了新思路和新方法。

　　張杰教授領導的國際聯合研究團隊在國內開創了實驗室天體物理研究的新領域，在對黑洞周圍的光電離、太陽表面的磁重聯和噴流、超新星爆發導致的無碰撞沖擊波等重要天體物理前沿問題的研究中，取得了多項重要突破，受到國際同行的高度評價。

　　愛德華·泰勒獎是美國核物理學會設立的以“氫彈之父”愛德華·泰勒命名的聚變能源領域最高獎項，每兩年在國際慣性聚變科學與應用大會上頒發，每次授予兩名杰出科學家，獎勵他們在運用激光和離子粒子束產生高溫高強物質來進行科學研究及可控熱能核聚變上的前沿研究和領導力。