美國(guó)將加快超強(qiáng)超快激光器進(jìn)程

目前，全球80%到90%的超強(qiáng)激光系統(tǒng)都部署在美國(guó)境外，而目前在建或已經(jīng)建成的所有最高功率的科研激光器也都位于美國(guó)境外。該報(bào)告提出了五項(xiàng)建議，將提高美國(guó)在這一領(lǐng)域的地位。

該報(bào)告重點(diǎn)介紹了超強(qiáng)脈沖拍瓦激光器。這種激光源能加快基本粒子束的強(qiáng)烈碰撞、驅(qū)動(dòng)核反應(yīng)、將物質(zhì)加熱至恒星所處的條件、甚至是從真空中創(chuàng)造出物質(zhì)。這些強(qiáng)大的激光器起源于美國(guó)。然而，歐洲和亞洲的研究資助機(jī)構(gòu)在過去十年開始投入巨資開展新的合作和設(shè)施，進(jìn)而將這些超強(qiáng)激光器用于廣泛的科學(xué)領(lǐng)域。

進(jìn)行該項(xiàng)研究和報(bào)告撰寫的委員會(huì)認(rèn)為，超強(qiáng)超快激光器在科學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的適用性，可用于核武器儲(chǔ)備管理、工業(yè)以及醫(yī)藥領(lǐng)域等。該委員會(huì)還表示，超強(qiáng)激光器已經(jīng)形成了一個(gè)非常重要的科學(xué)體系，并且已經(jīng)擁有了一個(gè)龐大的技術(shù)集群，但是在不同學(xué)科之間是分散的，工業(yè)界和政府之間的配合也是有限的。目前沒有一個(gè)單一的聯(lián)邦機(jī)構(gòu)擔(dān)任著超強(qiáng)激光研究的管理者，在美國(guó)也不存在任何跨機(jī)構(gòu)的管理，根據(jù)不同任務(wù)、沒有整體協(xié)調(diào)、在幾個(gè)不同聯(lián)邦機(jī)構(gòu)贊助下進(jìn)行的項(xiàng)目也位于歐洲。為了加強(qiáng)這一領(lǐng)域的整合和協(xié)調(diào)，該委員會(huì)建議研究機(jī)構(gòu)邀請(qǐng)科學(xué)人士確定激光設(shè)施的重要性能參數(shù)，以最好的滿足研究需要；強(qiáng)調(diào)超出當(dāng)前尖端科學(xué)領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)水平的參數(shù)，如峰值功率、重復(fù)頻率、脈沖持續(xù)時(shí)間、波長(zhǎng)和可調(diào)焦強(qiáng)度等。

該委員會(huì)還要求美國(guó)能源部（DOE）針對(duì)超強(qiáng)激光器牽頭制定一項(xiàng)全面的跨機(jī)構(gòu)國(guó)家戰(zhàn)略，其中包括開發(fā)和運(yùn)行大型實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的計(jì)劃；大學(xué)主辦的中等規(guī)模實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目；以及在大學(xué)、美國(guó)工業(yè)界和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室之間進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)讓的技術(shù)開發(fā)計(jì)劃等。

相對(duì)歐洲的極端光基礎(chǔ)設(shè)施(Extreme Light Infrastructure，簡(jiǎn)稱ELI)計(jì)劃而言，超強(qiáng)激光與現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施（如粒子加速器）的協(xié)同被認(rèn)為是美國(guó)實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。基于此，委員會(huì)建議美國(guó)能源部制定一項(xiàng)計(jì)劃，利用美國(guó)能源部綜合樓的其他主要科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建至少一個(gè)大規(guī)模開放式的超強(qiáng)激光設(shè)施。此外，大學(xué)、實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)界之間的合作對(duì)于保持和更新人才庫(kù)是非常必要的，此前這些部門之間的合作已經(jīng)證明了其作用。

報(bào)告指出，目前的情況可以改善，從而為這個(gè)快速增長(zhǎng)的地區(qū)發(fā)展強(qiáng)大的國(guó)家人才庫(kù)和強(qiáng)大的技術(shù)基礎(chǔ)。該委員會(huì)最后的建議是要求各機(jī)構(gòu)為美國(guó)科學(xué)家和工程師制定相關(guān)計(jì)劃，包括中型基礎(chǔ)設(shè)施，美國(guó)超強(qiáng)激光科學(xué)項(xiàng)目的運(yùn)作，關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)，以及參與國(guó)際機(jī)構(gòu)的研究如ELI計(jì)劃等。