美国将加快超强超快激光器进程

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根据美国国家科学院,国家工程院和国家医学院(NASEM)最新报告指出,美国在超强超快激光器的第二次变革中处于不利地位;而超强超快激光器在制造、医药以及国家安全方面有着广泛的应用。

美国将加快超强超快激光器进程

目前,全球80%到90%的超强激光系统都部署在美国境外,而目前在建或已经建成的所有最高功率的科研激光器也都位于美国境外。该报告提出了五项建议,将提高美国在这一领域的地位。

该报告重点介绍了超强脉冲拍瓦激光器。这种激光源能加快基本粒子束的强烈碰撞、驱动核反应、将物质加热至恒星所处的条件、甚至是从真空中创造出物质。这些强大的激光器起源于美国。然而,欧洲和亚洲的研究资助机构在过去十年开始投入巨资开展新的合作和设施,进而将这些超强激光器用于广泛的科学领域。

进行该项研究和报告撰写的委员会认为,超强超快激光器在科学领域具有广泛的适用性,可用于核武器储备管理、工业以及医药领域等。该委员会还表示,超强激光器已经形成了一个非常重要的科学体系,并且已经拥有了一个庞大的技术集群,但是在不同学科之间是分散的,工业界和政府之间的配合也是有限的。目前没有一个单一的联邦机构担任着超强激光研究的管理者,在美国也不存在任何跨机构的管理,根据不同任务、没有整体协调、在几个不同联邦机构赞助下进行的项目也位于欧洲。为了加强这一领域的整合和协调,该委员会建议研究机构邀请科学人士确定激光设施的重要性能参数,以最好的满足研究需要;强调超出当前尖端科学领域现有技术水平的参数,如峰值功率、重复频率、脉冲持续时间、波长和可调焦强度等。

该委员会还要求美国能源部(DOE)针对超强激光器牵头制定一项全面的跨机构国家战略,其中包括开发和运行大型实验室项目的计划;大学主办的中等规模实验室项目;以及在大学、美国工业界和国家实验室之间进行技术转让的技术开发计划等。

相对欧洲的极端光基础设施(Extreme Light Infrastructure,简称ELI)计划而言,超强激光与现有基础设施(如粒子加速器)的协同被认为是美国实验室的一个关键优势。基于此,委员会建议美国能源部制定一项计划,利用美国能源部综合楼的其他主要科学基础设施,构建至少一个大规模开放式的超强激光设施。此外,大学、实验室和工业界之间的合作对于保持和更新人才库是非常必要的,此前这些部门之间的合作已经证明了其作用。

报告指出,目前的情况可以改善,从而为这个快速增长的地区发展强大的国家人才库和强大的技术基础。该委员会最后的建议是要求各机构为美国科学家和工程师制定相关计划,包括中型基础设施,美国超强激光科学项目的运作,关键基础技术的开发,以及参与国际机构的研究如ELI计划等。

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