張杰，中國(guó)科學(xué)院院士、激光等離子體物理學(xué)家、上海交通大學(xué)校長(zhǎng)，由于他及他所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在快點(diǎn)火激光聚變研究和在強(qiáng)激光實(shí)驗(yàn)室天體物理研究上的重要貢獻(xiàn)，于9月24日晚在西雅圖被美國(guó)核學(xué)會(huì)授予2015年度愛(ài)德華•泰勒獎(jiǎng)。這是我國(guó)科學(xué)家首次榮獲這個(gè)激光聚變領(lǐng)域的國(guó)際最高獎(jiǎng)項(xiàng)，為我國(guó)的相關(guān)研究領(lǐng)域贏得了榮譽(yù)。

在地球上創(chuàng)造“微型太陽(yáng)”

數(shù)十年來(lái)，全球科學(xué)家一直夢(mèng)想著在地球?qū)嶒?yàn)室里實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)的聚變反應(yīng)，以獲得取之不盡的清潔能源。相比當(dāng)前人類采用的裂變式的核能，聚變反應(yīng)更加高效，而且?guī)缀醪粫?huì)帶來(lái)放射性污染等環(huán)境問(wèn)題。聚變?nèi)剂峡芍苯尤∽院Ｋ�中富含的氚和氘，如果每升海水中所蘊(yùn)含的氘和氚發(fā)生完全的聚變反應(yīng)，能產(chǎn)生相當(dāng)于300升汽油燃燒時(shí)釋放的能量。以此推算，根據(jù)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(shù)億年，甚至數(shù)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(yīng)，實(shí)現(xiàn)持續(xù)的能量?jī)糨敵�，則是科學(xué)界一直聚焦的重大科學(xué)問(wèn)題。激光聚變是實(shí)現(xiàn)受控核聚變的一種途徑。為了實(shí)現(xiàn)核燃料的持續(xù)燃燒，人們先后提出了中心點(diǎn)火激光聚變和快點(diǎn)火激光聚變等物理方案。其中快點(diǎn)火方案有望大幅降低驅(qū)動(dòng)激光的能量和激光等離子體的不穩(wěn)定性，因此受到了世界范圍的廣泛關(guān)注。如果用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理來(lái)比喻，中心點(diǎn)火方案相當(dāng)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，在壓縮汽化燃料的同時(shí)實(shí)現(xiàn)升溫至自燃；而快點(diǎn)火方案則與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)原理類似，將燃料壓縮到一定程度后，由火花塞點(diǎn)火�？禳c(diǎn)火方案中，超強(qiáng)加熱激光脈沖產(chǎn)生的大量高能超熱電子，給預(yù)先壓縮的氘氚燃料快速加熱到聚變溫度的過(guò)程，就相當(dāng)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中的點(diǎn)火過(guò)程。所以，在快點(diǎn)火物理方案的研究中，超熱電子的定向產(chǎn)生和可控傳輸是快點(diǎn)火激光聚變成功的關(guān)鍵。張杰教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，實(shí)現(xiàn)了超熱電子束流的定向產(chǎn)生和準(zhǔn)直傳輸，為深入理解和控制快點(diǎn)火激光核聚變過(guò)程作出了重要貢獻(xiàn)。

在小實(shí)驗(yàn)室里重現(xiàn)“大宇宙”

宇宙中各種天文現(xiàn)象、天體物理過(guò)程及其豐富，有些現(xiàn)象和人們的生活密切相關(guān)。以太陽(yáng)耀斑為例，其對(duì)地球空間環(huán)境造成很大影響。太陽(yáng)色球?qū)又幸宦暠�炸，地球大氣層即刻出現(xiàn)繚繞余音。太陽(yáng)耀斑爆發(fā)時(shí)，會(huì)嚴(yán)重危及宇宙飛行器內(nèi)的宇航員和儀器的安全。無(wú)線電通信尤其是短波通信，以及電視臺(tái)、電臺(tái)廣播，會(huì)受到干擾甚至中斷。會(huì)干擾地球磁場(chǎng)而引起磁暴。此外，太陽(yáng)耀斑爆發(fā)是對(duì)地球有非常嚴(yán)重的影響。正由于如此，長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直將揭開(kāi)耀斑爆發(fā)的奧秘作為天體物理前沿研究的焦點(diǎn)。我們當(dāng)然無(wú)法登上太陽(yáng)去觀測(cè)研究這種現(xiàn)象，但是我們卻可以通過(guò)激光實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，從而深入揭示這些宇宙奧秘。

長(zhǎng)期以來(lái)，天文學(xué)家對(duì)天體現(xiàn)象的主要研究方法是被動(dòng)的遠(yuǎn)距離觀測(cè)和理論模擬。高功率激光技術(shù)的快速發(fā)展給天體物理研究帶來(lái)了新的機(jī)遇。利用高功率激光裝置，人們能夠在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造與天體現(xiàn)象相似、前所未有的極端物理環(huán)境，為科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中對(duì)天體問(wèn)題進(jìn)行主動(dòng)、近距、可控的研究提供了新思路和新方法。張杰教授領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)開(kāi)創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)室天體物理研究的新領(lǐng)域，在對(duì)黑洞周圍的光電離、太陽(yáng)表面的磁重聯(lián)和噴流、超新星爆發(fā)導(dǎo)致的無(wú)碰撞沖擊波等重要天體物理前沿問(wèn)題的研究中，取得了多項(xiàng)重要突破，受到國(guó)際同行的高度評(píng)價(jià)。

愛(ài)德華•泰勒獎(jiǎng)是美國(guó)核物理學(xué)會(huì)設(shè)立、以“氫彈之父”愛(ài)德華•泰勒命名的聚變能源領(lǐng)域最高獎(jiǎng)項(xiàng)，每?jī)赡暝趪?guó)際慣性聚變科學(xué)與應(yīng)用大會(huì)上頒發(fā)，每次授予兩名杰出科學(xué)家，獎(jiǎng)勵(lì)他們?cè)谶\(yùn)用激光和離子粒子束產(chǎn)生高溫高強(qiáng)物質(zhì)來(lái)進(jìn)行科學(xué)研究及可控?zé)崮芎司圩兩系那把匮芯亢皖I(lǐng)導(dǎo)力。