近日，在美國西雅圖，中國科學(xué)院院士、激光等離子體物理學(xué)家、上海交通大學(xué)校長張杰走上國際慣性聚變科學(xué)與應(yīng)用大會的頒獎臺，接過了美國核物理學(xué)會授予的2015年度愛德華˙泰勒獎。這是我國科學(xué)家首次榮獲這一激光聚變領(lǐng)域的國際最高獎項。

愛德華˙泰勒獎每兩年頒發(fā)一次，每次授予兩名杰出科學(xué)家，獎勵他們在運用激光和離子粒子束產(chǎn)生高溫高強物質(zhì)來進行科學(xué)研究及可控?zé)崮芎司圩兩系那把匮芯亢皖I(lǐng)導(dǎo)力。張杰摘得這一榮譽，緣于他及他所帶領(lǐng)的團隊在快點火激光聚變研究和在強激光實驗室天體物理研究上的重要貢獻。

數(shù)十年來，全球科學(xué)家一直夢想著在地球?qū)嶒炇依飳崿F(xiàn)太陽的聚變反應(yīng)，以獲得取之不盡的清潔能源。聚變?nèi)剂峡芍苯尤∽院Ｋ懈缓碾昂碗绻可Ｋ兴N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)，實現(xiàn)持續(xù)的能量凈輸出，則是科學(xué)界一直聚焦的重大科學(xué)問題。激光聚變是實現(xiàn)受控核聚變的一種途徑。為了實現(xiàn)核燃料的持續(xù)燃燒，人們先后提出了中心點火激光聚變和快點火激光聚變等物理方案。其中快點火方案有望大幅降低驅(qū)動激光的能量和激光等離子體的不穩(wěn)定性，因此受到世界范圍的廣泛關(guān)注。如果用汽車發(fā)動機的工作原理來比喻，中心點火方案相當(dāng)于柴油發(fā)動機，在壓縮汽化燃料的同時實現(xiàn)升溫至自燃;而快點火方案則與汽油發(fā)動機原理類似，將燃料壓縮到一定程度后，由火花塞點火?？禳c火方案中，超強加熱激光脈沖產(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程，就相當(dāng)于汽油發(fā)動機中的點火過程。所以，在快點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火激光聚變成功的關(guān)鍵。張杰帶領(lǐng)的研究團隊，對這個問題進行了深入系統(tǒng)的研究，實現(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火激光核聚變過程作出了重要貢獻。

張杰的探索還不止于此，在小實驗室里重現(xiàn)“大宇宙”，也是他多年孜孜以求的方向。長期以來，天文學(xué)家對天體現(xiàn)象的主要研究方法是被動的遠(yuǎn)距離觀測和理論模擬，高功率激光技術(shù)的快速發(fā)展給天體物理研究帶來了新的機遇。利用高功率激光裝置，人們能夠在實驗室中創(chuàng)造與天體現(xiàn)象相似、前所未有的極端物理環(huán)境，對天體問題進行主動、近距、可控的研究。張杰領(lǐng)導(dǎo)的國際聯(lián)合研究團隊在這一領(lǐng)域一路前行，在國內(nèi)開創(chuàng)了實驗室天體物理研究的新領(lǐng)域，在對黑洞周圍的光電離、太陽表面的磁重聯(lián)和噴流等重要天體物理前沿問題的研究中，取得多項重要突破。