PDF《光子学若干前沿问题 3》

3 收到初稿 修回 光子学若干前沿问题

3 张光寅南开大学光子学中心 天津 摘要在跨世纪时期 光子与物质相互作用的基础研究仍然是光子学发展的重要课题 如下的若干前沿问题值 得重视 强光作用下的物理新效应 量子光学新效应 ) ) ) 极度减慢光速与巨光学非线性 光子学微结构与光 子晶体 光子与生命体的作用效应 关键词 光子学 光子与物质相互作用 极度减慢光速 光子晶体 ΣΕ? ΕΡ ΑΛ ΦΡ ΟΝΤΙΕΡΣ ΟΦ ΠΗΟΤΟΝΙΧΣ ∏ 2≠ ( Νανκαι Υνι? ερ σ ιτψ Πηοτονιχσ Χ εντερ, Τιαν? ιν ) Αβσ τραχτ ∏ ∏ ∏ ∏ √ * ∏ ∏ ∏ ∏ 2∏ Κεψ ωορδσ ∏ 光子学是研究光子与物质相互作用及其应用的 新兴物理学分支 它的研究成果曾导致了 年代初 激光器的重大发明与 年代末的光通信的划时代 应用 在进入跨世纪时期 光子与物质的相互作用的 基础性探索研究仍然是光子学发展的源头 如下的 若干科学前沿问题值得我们重视 强光作用下的物理新效应

111 台式核聚变激光装置引发氘离子聚变反应产 生可观的中子流 最近报道 美国劳伦斯#利弗莫尔国家实验室 * ? 领导的研究组≈ 利用一个小的喷嘴 以 很高的频率 将氘气喷入一个温度为 ε 的真空 室内 使其形成一个个由几千个氘原子聚成的微团 将它们置于一束会聚的台式钛宝石强激光 脉宽 重复频率 波长 的作用下 由于离化 电子遭受快速的碰撞加热 驱使电子离开 微团 产生一强的辐射场 它加速从微团分裂出来的 氘离子 使其达到足够高的能量 具有高能量的氘离 子通过碰撞产生聚合反应 变成氦原子 研究小组探 测到 在聚变反应过程中 每一次激光脉冲作用 能 产生近万个中子 进一步增强这种台式激光聚变装 置的性能 可使它成为经济型中子源 可应用于材料 学研究中 特别可应用于研究核聚变反应器中使用 的材料 也可用于中子照相术

112 Πε ταωαττ 激光装置引发原子核裂变 最近报道 美国劳伦斯#利弗莫尔国家实验室 * ≤ 及其同事≈ 使用 ° 激光装置

1 脉冲 相当于

1 ° ? 首次引发了激光感应核 裂变反应 他们将一贴有金箔的铀片置于 ° 的激光光路中 见图 激光从金原子分离出电子 生成瞬态等离子云 当光穿过等离子区 强电场使电 子加速到接近光速 其中一些撞击金原子核 放射出 Χ射线 Χ射线与金核碰撞 从少数金核逸出一个中 子 使这些核很不稳定 并在数天内衰变为铂 其他 的 Χ射线撞击金箔后面的铀核 使它们分裂成更轻 的 元素与 元素 还有一些发射出电子及其反 物质正电子 这些结果以前仅是在使用大型粒子加 速器时才发生

113 强激光冲击下引发物质状态的相变 美国劳伦斯#利弗莫尔国家实验室 ≤ 和##卷年期图强激光引发原子核裂变 他的同事≈ 利用 * ? 的台式激光装置发出的激 光作用于镀有铝膜的金刚石 产生冲击波 约百万大 气压 的压缩方法使绝缘金刚石变成致密的高温金 属化状态 金刚石的金属化状态可能类似于白矮星 那样的致密星的核 这些科学家不久前还利用这种方法使氘从气态 转变为金属态≈ 并从这个实验提供的数据给出修 正的氢状态方程 这对于了解致密物理应用是重要 的 这些实验结果将对天文学家了解天体提供有益 的帮助