超强超短激光：看最亮光源如何“造”出大能量

据《人民日报》报道，上海张江综合性国家科学中心超强超短激光实验装置研制工作近日取得重要进展：成功实现了5拍瓦（1拍瓦等于1000万亿瓦）激光脉冲输出，达到国际领先水平。预计2017年将在全世界率先实现10拍瓦激光输出目标，2018年建成面向用户的实验装置。那么，什么是超强超短激光？超强超短激光可以应用于哪些领域？

上海超强超短激光迈入国际领先水平。（张海峰/《新民晚报》）

什么是超强超短激光？

不少人第一眼看到“超强超短激光”这个词可能会对它产生误解，超强很好理解，而超短，不少人容易把它理解为距离短，但实际上，这里的“短”是指时间短。

据东方网报道，超强超短激光是人类目前已知的最亮光源，它能输出巨大能量。通过以下公式：功率（瓦）=功（焦耳）/时间（秒），可以看出，相同的功，做功时间越短，功率就会越大；当时间趋于无穷小的时候，功率就会趋于无穷大。对于1焦耳的能量，如果把激光的脉冲时间从1秒缩短到0.1秒，就得到了10瓦的功率；而如果从1秒缩短0.001秒，就能得到1000瓦的功率。

中国科学院上海光机所强场激光物理国家重点实验室主任冷雨欣在接受东方网采访时表示，1拍瓦等于1000万亿瓦，相当于全球电网平均功率的500倍。我国实现的5拍瓦激光脉冲输出，在时间尺度上是飞秒（秒的一千万亿分之一）级别，其功率可达到5000万亿瓦级别。有了超强超短激光之后，科研人员就可以在实验室内创造出可控的极端环境，进行一系列物理现象的研究。

超强超短激光可以应用于哪些领域？

从某种程度上说，超强超短激光就像一种新型工具。《新民晚报》介绍，把地球接收到的太阳总辐射能量聚焦到头发丝粗细的尺度上，才能达到1拍瓦的激光脉冲聚焦后的强度。威力如此强大的激光，在台式化加速器、超快化学、阿秒科学、材料科学、激光聚变、核物理与核医学、高能物理等诸多领域皆有重大应用价值，如超强超短激光可用于研制台式化电子加速器和超快X射线源，揭示生命的奥秘；超强超短激光也可用于研制基于小型化激光质子加速器的激光质子刀，治疗癌症；超强超短激光还有一项著名的本领——用于产生反物质，研究天体物理和宇宙起源；甚至在将来，超强超短激光还可用于真空结构和暗物质的探测。（孔睿）

本文由中科院物理所副研究员罗会仟进行科学性把关，主要研究领域为超导、电子、电磁、半导体、自动化、中子散射等。