真实记录张杰教授获得未来科学大奖的第一天

FUTURE远见| 2021-11-16

Future|远见

Future|远见future选编

他是享誉世界的五院院士
他在实验室再造太阳重现「大宇宙」
在国内开创了实验室天体物理新领域
他担任十年上海交通大学校长
被同学们亲切地称为「杰哥」
他就是追逐激光
用激光照亮未来的
张杰

2021年9月12日上午

正在和同事们分享实验研究进展的张杰教授

接到了一通「神秘」电话

或许此时的张杰还没有意识到

正是这通电话

开启了他与未来科学大奖的奇妙缘分

也让他与团队为之奋斗30多年的科研杰作

再一次为人们所认识和理解

张杰因其通过调控激光与物质相互作用产生精确可控的超短脉冲快电子束，并将其应用于实现超高时空分辨高能电子衍射成像和激光核聚变的快点火研究的贡献获得2021未来科学大奖-物质科学奖。

30年科研人生聚焦激光下的微观物质世界

自从 J. J. Thomson 发现阴极射线的一个多世纪以来，电子束在科学技术发展中的作用越来越突出。对电子束的精确操控和探测，使得人类可以用电子显微镜直接观察物质的微观结构；高能电子束还可以使微结构的精确塑造和材料特性的创新变革成为可能；相对论电子束也可以成为激光核聚变中的快点火能量来源。

张杰院士是利用强激光束与物质相互作用有效产生方向与能量可控的高强度快电子束（100 keV 到 10 MeV）的开拓者之一。自上个世纪九十年代以来，张杰院士领导的中科院物理所和上海交通大学联合研究团队在快电子束产生和应用方面取得了一系列突破，包括高效率地产生远离麦克斯韦分布的超短脉冲快电子束，实现对快电子束发射方向与能量的精确调控，实现表面自生电磁场对快电子束的引导和聚焦等。

他们产生的精确可控的超短脉冲快电子束在一系列科学探索中得到了重要应用。例如，他们历时5年多，研制成功了超短脉冲兆电子伏特电子衍射与成像装置，达到了亚埃（1埃等于百亿分之一米）级的空间分辨能力，并将时间分辨能力提高到创记录的50飞秒（1飞秒等于一千万亿分之一秒）。利用这台装置，他们与合作者成功地实现了超快光场对量子材料维度的调控，观察到瞬态的光致新奇物态；实现了对光诱导的新型相变以及单分子成像等重要物理与化学瞬态过程的观测。

对超短脉冲快电子束的研究起源于对激光核聚变中快点火方案研究的需求。作为人类获得终极能源的选项之一，激光核聚变是由燃料压缩和加热两个阶段组成的。快点火方案由于可以将压缩过程与点火过程分别独立优化，因此，可以节省驱动能量并减小不稳定性。精确可控的超短脉冲快电子束的作用就是将压缩到聚变密度的燃料快速加热到聚变温度，他们的研究为深入理解快点火物理过程做出了重要贡献。

--未来科学论坛

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