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人类已知最亮光源在哪?上海这位女科学家正和团队一起找寻它

来源:新民晚报     记者:郜阳     作者:郜阳     编辑:任天宝     2019-03-18 16:27 | |

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采访对象供图(下同)

  今年三八国际妇女节的早晨,中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室副主任梁晓燕接到了同事们的道喜微信,她获得了“上海市三八红旗手标兵”称号。短暂的高兴之后,梁晓燕又投入到了紧张的工作中。在所长李儒新院士的带领下,实验室正在研制100拍瓦级激光装置,前期进展也在按序推进。

  “我认为自己是一个很普通的科研工作者,我想做的,就是把自己守护的岗位做到最好。”梁晓燕说。

  结缘激光 发现物理之美

  高中时的梁晓燕就对物理的推理和逻辑充满兴趣,在山西大学物理系,她对光学“一见钟情”。都说情人眼里出西施,那些常人看起来复杂的公式在梁晓燕眼中却别有韵味。从本科到博士后,她的选择都是激光物理。尽管辛苦,但梁晓燕乐在其中。

  梁晓燕曾在山西大学电子系担任了5年的教师,这五年让她意识到,“学得好”和“讲得好”之间并不能画等号。为了让深奥的理论更加通俗易懂,每上2小时的课,她都要准备一两周。“我教授的数理方法课程里会讲到拉普拉斯变换。我自己学习时觉得很难很复杂,但我做老师将其理解透彻后,发现它是一个极具自然美的东西,在不同的边界条件下,其变换就自然而然的是那个样子。其中的美是简单的、自然的。”梁晓燕笑着说。

  2001年,梁晓燕前往德国凯泽斯劳滕大学物理系,开启了两年的博士后生涯。但第一次走进德国的实验室,满怀期待的她收获的却是失望——国际先进水平的实验室竟也拥挤、杂乱,也并非遥不可及。但渐渐地,德国人严谨认真的工作态度让她看到了乱中有序,看到了人家之所以领先的内在竞争力。有一次,梁晓燕获得了一条堪称完美的实验曲线,还没来得及高兴,实验室同行们就提出了质疑,并要求查看她的实验数据记录,直到反复确认无误后,才向她表示了祝贺。“他们对实验器材的管理也很严格规范。每一个镜片都清楚地标注了镀膜时间和参数,设备摆放也井井有条。”回国后,梁晓燕也把从德国学到的严谨带到了工作中,她可以允许实验过程中的仪器损耗,却绝不原谅因个人不爱护而造成的器材损伤。

  2003年,准备回国的梁晓燕关注到中科院上海光机所由徐至展院士领导的超强超短激光国家重点实验室,从上世纪60年代起就一直致力于超强超短激光的技术研究,恰巧上海光机所也正求贤若渴,于是梁晓燕加盟这一研究团队。

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  不断突破 找寻最亮光源

  超强超短激光,是人类目前已知的最亮光源,其发展已经成为国际科技竞争重大前沿之一,利用这种特殊的激光,科学家们可以对蛋白质中原子运动探测成像,揭示生命的奥秘;或研发激光质子刀,进行癌症治疗;还可以用于产生反物质,一探天体物理和宇宙起源……去年三位诺贝尔物理学奖得主的获奖理由,正是用于激光物理领域的突破性发明。

  2003年刚入所时,超强超短激光实验装置输出瞬时功率的最高峰值是0.1拍瓦,这在当时已是了不起的成就。次年,梁晓燕和团队一起向着1拍瓦的目标努力,并于2007年成功实现0.89拍瓦激光脉冲输出。再后来,团队迈进的步伐越来越快——团队研究的“飞秒拍瓦级超强超短钛宝石激光技术及其重要应用”获2012年上海市科技进步一等奖;2016年,上海建设具有全球影响力的科创中心,打造世界重大科技基础设施集群的首批重大项目——由李儒新院士领导的上海超强超短激光实验装置在浦东张江开始建设,梁晓燕担任装置副总工程师。2017年10月,团队成功实现了10拍瓦激光放大输出——这是目前已知的世界最高激光脉冲峰值功率,在国际同类研究中处于领先水平。

  研制的过程并不是一帆风顺的,梁晓燕和团队“五加二”“白加黑”地向目标冲刺。要知道,当功率高到一定程度,哪怕再提高一点点,都极为困难。“突破的关键在于如何更高能量地传递输出的超短激光脉冲。”梁晓燕透露。上海超强超短激光实验装置被命名为“羲和”,羲和是《山海经》中记载的生下10个太阳的女神。而两年前实现的10拍瓦激光输出,恰相当于在极短瞬间10个太阳辐射到地球上的总功率,汇聚在一根头发丝上。

  “每个人都有自己的岗位,我把工作放在了第一位。好在家人都特别理解、支持我。”对于家庭,梁晓燕心怀愧疚,“在上海超强超短激光实验装置实现10拍瓦脉冲输出之前,好几个月我们都住在实验室里,每天都要干到凌晨两三点。”儿子上小学时,梁晓燕把钥匙挂在了他脖子上,几乎没有接送过;大学新生入学时,也是他拎着行李独自前去。“幸好,他们也都觉得,把工作做好是职责必须。”

  在超强超短激光所需的技术里,其中一项有个诗意的名字:啁啾脉冲放大技术,它可以将激光脉冲时间压缩到飞秒量级。“啁啾”形容的是鸟儿的啼声,刚开始往往低沉,之后不断上扬,直冲云霄。如今,上海光机所强场激光物理国家重点实验室正继续着追光之旅。在硬X射线自由电子激光装置上,属于中国的新纪录正向他们招手。

  新民晚报见习记者 郜阳

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