欧洲时报德文网刊文：中国将用激光撕裂真空
发布时间：2021-07-13
中国在激光技术领域取得了世界领先程度的进步。以“超强激光站（SEL）”、“非视距成像 (NLOS)”为代表的一系列新成果，将帮助人类得到对物质结构的新认识，并在工业和技术领域获得大量应用机会。欧洲时报德文网近日刊发德国知名驻京评论员、德国多家主流媒体驻京记者泽林（Frank Sieren)相关话题讨论专稿，全文现编译如下：
中国上海的一支研究团队宣布，他们在激光技术领域取得了突破：这个由中国科学院上海光学精密机械研究所负责的名为“超强激光站（SEL）”的项目，已经奠定了到2023年用高功率激光器输出100拍瓦功率的基础（1拍瓦等于1000兆瓦）。这种脉冲将比全球电网的发电总和强10000倍，相当于10个太阳到地球的辐射功率汇聚在1根头发丝上。目前该激光器输出的最大功率是10拍瓦，但是是通过多条光束实现的。
这种量级的能量输入很容易损坏激光器的光学部件，比如晶体、透镜和反射镜。为了解决这个问题，科学家们会将输入光束先进行色散，使不同颜色光束各自的功率降低到硬件可以承受的程度。不过到最后，这些光束必须再次被压缩成单一光束，而这种压缩多年以来一直是欧洲、俄罗斯和美国研究人员在努力攻克的主要障碍。
▲图源：163.com
参与SEL项目的科学家刘军（音译）解释称：“当输入这个量级的能量时，压缩机会立即燃烧起来。”在今年5月于《光学快讯》（Optics Express）杂志上发表的19页论文中，该团队提出了一种新的高功率激光器设计方案，建议将压缩过程步骤分解，从而将能源强度降低到对压缩机而言安全的水平。
该研究项目耗资约1亿美元，最初计划使用4束激光束实现所需的输出功率。然而有了新技术后，1束光束就足够了。刘军表示：“光束越少，设备就越简单。设备越简单，制造和操作就越容易。”这将显著提高激光脉冲的质量和稳定性，该设备应将在2023年至2025年之间投入运行。
SEL项目于2018年成立，旨在为深入探索尚未完全破译的物理现象提供可能性，比如时空的本质。据说SEL激光器的威力足以直接从太空真空中催生出物质和反物质，人们可以由此在地球上的实验室中了解宇宙诞生的过程。
真空从来都不是真的“空”：它充满了成对的电子和正电子，亦即物质和反物质的粒子。然而它们一旦碰撞，就会相互湮灭。但根据研究人员的报告，激光可以干预这一过程，在物质和反物质粒子碰撞之前将它们分开，从而使粒子和反粒子“凭空出现”，这种现象被称为“打破真空”。这将会成为令人印象深刻的、物质和能量可以互相转换的证据，正如爱因斯坦著名的E = mc^2方程所阐释的那样。
除了探索新知识之外，激光还可以投入实际应用，例如在核聚变能领域。核武器的存在已经证明物质可以被转化为大量的热和光，但反过来，将热和光转化为物质要困难得多。如果这方面能取得成功，一个新的物理学分支，即所谓的“核光子学”，可能会在极短时间内从起步阶段发展起来。
中国科学家们也在激光技术的其他领域取得了根本性的进展。今年3月，中科大的一组研究人员宣布，他们已经开发出一种激光技术，可用于识别1公里以外的隐藏物体。在这一被称为“非视距成像(NLOS)”的过程中，激光从周围物体散射到隐藏物体上，随后可通过数据和算法重建该物体的3D模型。这使得检测视野外、角落或障碍物后面的物体成为可能。
中国科学家团队能够在上海的一所大学校园里隔着1.43 公里辨认出一个隐藏的人体模型。在此以前，非视距成像的成功距离只是米级，因为光在长距离传播时受到的环境杂散光和空气颗粒物影响更大，这反过来又会给传感器带来混淆。现在，这些研究人员的装置还能够区分相距仅 9.4 厘米的不同物体，或者使用两个额外的传感器实时检测移动的隐藏物体。
研究人员之一吴成（音译）接受中国《南华早报》采访时表示，非视距成像可以帮助自动驾驶汽车识别建筑物后面的车辆和行人。该技术还可用于警察工作，例如在曲折的住宅区中定位人质。
