正文 最滿意的一項研究(1 / 3)

記得是1992年5月31日,釣魚台國賓館舉行了“中國當代物理學家聯誼會”,李政道教授也前來參加。會上,他問我:王老師,在您所從事的眾多項研究工作中,您認為哪一項是您最為滿意的?我告訴他:“我自己對在1964年提出的激光引發氘核出中子的想法比較滿意。”因為這在當時是一個全新的概念,而且這種想法還引出了後來成為慣性約束核聚變的重要科研題目。慣性約束核聚變一旦實現,人類將徹底解決能源問題。

現在,我們就在做激光慣性約束核聚變方麵的研究,下麵我來講講這項工作的故事。

我們知道,獲得原子核能有兩個辦法,就是核裂變和核聚變。根據測定,核聚變產生的能量比核裂變大,而且不會產生核裂變那樣強的放射性。更為重要的是,核聚變的主要燃料氘(還記得吧,氘和氚是氫的同位素),可以從占地球麵積四分之三的海洋裏的海水中提取,真可以說是“取之不盡,用之不竭”。而核裂變的主要燃料是鈾,它是從鈾礦中提煉出來的,地球上鈾的蘊藏量有限。

其他能源,如煤和石油,其蘊藏量也有限,還有太陽能、風能、潮汐能等,要想大規模地利用它們,有很多困難。所以,核聚變能作為一種新的能源,將使人類從根本上擺脫能源缺乏的困境。可控核聚變的研究,是一項造福人類的大事。

激光是20世紀60年代出現的重大科技成就之一。1951年,美國物理學家湯斯和蘇聯物理學家巴索夫、普羅霍洛夫在愛因斯坦的受激輻射理論基礎上,分別獨立地提出了“微波受激輻射放大”的概念。湯斯和他的學生在1953年12月研製出了微波量子放大器。1958年,湯斯和肖洛以及普羅霍洛夫分別提出了在一定條件下,量子放大器的原理也適用於像可見光這樣短波長的電磁波。

1960年,美國物理學家梅曼決定實現湯斯的預言,5月,他研製成一個紅寶石的圓柱體,該圓柱體發射出一束閃光,這就是第一個“萊塞”裝置,“萊塞”也叫“激光”。湯斯、普羅霍洛夫和巴索夫,由於在激光發現過程中做出的貢獻,共同獲得1964年諾貝爾物理學獎。

那時候,我在杜布納聯合原子核研究所工作,回國又投入了第一顆原子彈的研製,對激光的出現,沒有太注意。有一次在北京開會,複旦大學教授、物理學家謝希德問我激光是怎麼回事,我說我不清楚。後來我學習了關於激光的一些知識,知道這種光的強度特別大,有方向性,單色性好,也就是說光束中所有的光都具有相同的波長。該光還具有相幹性,就是說這種光傳播的時候不會散開,幾乎始終保持成一窄束光。

我對激光的強度大、方向性好這兩個特點特別感興趣。我想:如果把激光與核物理兩者結合起來,應該可以發現有趣的現象。當時,原子彈已經爆炸成功,下一步研製氫彈,我就結合氫彈的研製,對這個問題進行了深入的思考。

我設想:可以用激光打擊氘冰,看看是不是有中子產生。我把這個設想,寫成《利用大能量大功率的光激射器(即激光)產生中子的建議》。可以說,這就是用激光打靶實現慣性約束核聚變最初的設想。我的論文沒有在刊物上發表,而是送給了國務院領導。差不多在這同時,蘇聯物理學家巴索夫也提出了類似的設想,真是不約而同。

從理論上講,用激光打氘冰是可以出中子的,問題是怎樣通過實驗來證明這是可能的呢?事情也湊巧,1964年12月,我在北京參加第三屆全國人民代表大會。期間,遇到中國科學院上海光機所的鄧錫銘副研究員,他們正在研製高功率激光器。他聽了我的設想,非常高興,說:“這是實現激光應用的一條重要路子。”他回上海後,我又把我的論文寄給他。年底,鄧錫銘把我的設想向當時的中國科學院副院長張勁夫作了彙報。張勁夫很讚成,很支持。於是,上海光機所為激光聚變研究設立了實驗室,組織人員進行實驗。

鄧錫銘他們想了許多辦法,以增大激光的能量。1965年10月,他們的激光器輸出功率達到109瓦。在實驗中,他們第一次觀察到從靶麵發出的X射線穿過鋁箔,使底片感光,這在國際上屬於最早的實驗成果之一。1965年冬天,鄧錫銘他們到北京來向我彙報實驗進展情況,我聽了很高興。

一個科學設想的實現,一定要有過硬的實驗結果來保證。我向他們了解實驗的每一個細節,那幾天,我天天晚上騎自行車到他們住的友誼賓館,和他們討論一些科學問題,還在友誼賓館開了一個小型的激光聚變座談會。大家提出許多好的設想,我也正好乘機向他們請教一些屬於激光科學範疇的概念。應該說,我國對於激光慣性約束聚變的預研,起步是比較早的,那時候,英國、法國、日本和聯邦德國都還沒有動手哩。