“五院院士”张杰:核聚变能源研究已经走到关键“门槛儿”( 五 )


2026年前还将开展12轮点火验证实验
新京报:你之前提到 , 去年的新冠疫情对快点火研究产生了影响 , 你们是如何克服的?
张杰:我们的团队从2018年开始实验 , 2020年正要验证一个关键的物理过程时 , 碰上了新冠疫情 。 我们使用的神光二号升级激光装置是全国最大的激光装置之一 , 像足球场那么大 , 平常用户排得非常满 , 而我们的第四轮实验时间恰好遇到了新冠疫情 。 为了不浪费实验机会 , 在全国疫情得到初步控制的二月底 , 上海光机所经过层层报批 , 恢复了激光装置的运行 , 我们实验团队终于在3月初得以进场实验 。
但当时所有学生都不能到校 , 也不能到研究所 , 所以这是非常少有的、完全由团队老师完成的实验 。 由于实验规模非常大 , 需要几十台设备同时工作 , 我们人手不够还从光机所借了几位老师帮忙操作 。 大家都戴着口罩做实验 , 像医生一样 。 科学研究没有任何捷径 , 想取得任何突破 , 都需要付出真正的努力 。
目前 , 我们已经做了6轮验证实验 , 今年11月底 , 团队将开始进行第7轮实验 。 2026年之前 , 我们将完成一共18轮验证实验 。
新京报:你研究的超短脉冲快电子束还可应用于实现超高时空分辨高能电子衍射成像 , 能简单科普一下这项研究吗?
张杰:物理学家的责任之一就是探索自然界中最不可思议的奥秘 。 除了用于激光核聚变研究以外 , 性能精确可控的高能电子束还可以作为探针 , 用于物质微观结构的探测 。 从2002年起 , 我们开始将精确可控的电子束应用于超高时空分辨的电子衍射的研究 。 这项研究是要回答物质微观结构中原子尺度的时间特性和空间特性是什么 。
我们希望用超短脉冲高能电子束探测物质微观结构上原子随时间的快速变化过程 , 这就需要我们具备观测原子尺度时空变化的能力 , 需要在空间做到10-10米(百亿分之一米)的空间分辨率 , 时间方面 , 要做到好于10-13秒(十万亿分之一秒) 。
经过十几年时间的努力 , 我们已经在空间分辨率上实现了希望达到的目标 , 在时间分辨能力方面 , 我们也已经达到了5×10-14秒 , 比世界纪录好了两倍 。
用这台世界上最先进的超高时空分辨的高能电子衍射和成像装置 , 可以观察到很多以前完全不可能进行研究的超快现象 。
新京报采访人员 张璐
编辑 白爽 校对 李立军

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