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中国科学院院士李儒新做客墨子沙龙 |
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激光和加速器：我们探索世界的“显微镜” |
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李儒新在墨子沙龙作报告 孙丽摄
羲和——上古传说中的太阳之母，她的十个孩子都是太阳，在她的指挥调度下，轮流上天值日。《楚辞·离骚》中的“吾令羲和弭节兮，望崦嵫而无迫”，就是描绘羲和赶着马车带太阳下班回家的情景。所以，传说中的羲和，也是掌握日出日落、时间历法的人。
现在我们知道，日月运行是自然现象，但是，羲和作为中国人心中的太阳神，一直是光明的象征。随着科学的发展，人们掌握了光的规律，开始了探索和利用光能的历程。
在中国的上海，有一群科学家，他们将手中的超强超短激光实验装置，命名为羲和一号。这台装置的峰值功率高达10拍瓦（1016瓦），如果把这样的激光聚焦到10微米，产生的光强约等于地球接收到太阳的总辐射对应的光强的十倍。这样的能力，可能就是“羲和一号”的命名缘由。
中国科学院院士、中国科学院上海光学精密机械研究所研究员李儒新，不仅是“羲和一号”的建设者，也是我国激光事业的见证者。9月11日，在2021年浦东新区“全国科普日”活动当天，他来到墨子沙龙现场，向线上线下科学爱好者们介绍“羲和一号”。
激光的发展是近几十年的事情，1960年，世界上第一台激光器诞生于美国的休斯公司，一年后，王之江院士制成我国的第一台激光器。此后的几十年，科学家一直在追求更高的峰值功率输出。《科学》总结了1960年激光器发明以来激光功率提升的五个里程碑，其中，第五个里程碑——产生最强的峰值功率输出（10拍瓦），就是由中国科学家完成的。羲和一号的这一步跨越，可以提供前所未有的超高能量密度、超强电磁场和超快时间尺度等综合性极端物理条件，因此成为了张江综合性国家科学中心重大基础设施之一。
现场观众除了感叹“羲和”这类大科学装置强大的能量，也很关心，我们大力发展各种光源，究竟是为了什么？在这一点上，李儒新着重给予了解答。
一年多来，所有人的生活都或多或少被新冠疫情所影响，可是，大多数人不知道的是，抗击疫情的过程就少不了上海光源的功劳。去年一月，全世界第一幅新冠病毒的三维结构数据就是在上海光源获得的，在其帮助下，药物的筛选得以进行。
事实上，新冠病毒研究方面的应用只是光源为其他领域提供服务的一个缩影，除了
，其它诸如物理、化学、材料等学科，都可以将激光当做一种“超级显微镜”，将研究对象分析得更加清楚。
对此，本场活动的主持人潘建伟院士也在活动现场给出了更通俗的解释，所有的科学都有两个目标，第一个目标就是寻找世界上所有的东西的一个共同点，第二个目标是寻找这个世界上各种物质形态的不同点。比如对于一盘青菜和一盘猪肉，纯物理学家看到的是一堆微观粒子，二者没有本质区别，而对于生命学家来讲，青菜和猪肉分别有特定的基因序列，彼此之间大不相同。在追求物质本源的研究过程中，我们需要有一个非常强大的工具，这个工具就像我们的眼睛，帮助我们“看到”微观粒子的组成、基因的序列。激光和加速器，就是这样的工具。
激光和加速器的相互融合和渗透，是活动现场李儒新报告的主题。纵观激光器和加速器的发展历史可以看到，两者相互促进，共同取得了一系列突破性进展。未来的第五代光源，就是结合了同步辐射和自由电子激光的优点，采用“储存环+基于角色散机制的调制反调制”的产生方式，在亮度、通量、调节范围、轨道和辐射稳定性等方面，将满足用户更加多样、严苛的需求。
基于高功率激光和高能粒子束相结合的装置，会为探索强场QED真空、QED等离子体等重大基础科学问题提供条件，甚至有望开拓全新的科研领域。
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