熱核反應和萬有引力：莫斯科物理工程學院解釋為何需要超高功率的激光裝置

上世紀50年代的第一代激光器就能產生在固定實驗室條件下無法獲得的電磁場。當然，在一些自然現象下，主要是在宇宙條件下，會產生可比強度的電磁輻射，甚至是更高強度的電磁輻射，但在實驗室試驗中不可能利用它們。 

地心和宇宙內部

今天激光器被用來對顯微距離和時距進行超精確測量。2015年這幫助美國"激光干涉引力波天文台"（LIGO）和歐洲引力波天文台（Virgo）解決了一個基礎物理過去百年來所面對的一個最複雜的任務--"捕捉"引力波。兩年後，作出這項發現的學者們被授予了諾貝爾物理學獎。

俄羅斯國立核能研究大學莫斯科物理工程學院理論核物理系教授謝爾蓋•波普魯任科介紹說："激光干擾儀是激光干涉引力波天文台裝置的中央因素，在它上面完成了難度不可思議的引力波傳導引發的空間度量。引力波是由兩個黑洞相撞產生的。"

俄羅斯國立核能研究大學莫斯科物理工程學院激光和等離子體技術研究所代所長安德烈•庫茲涅佐夫指出，激光學的發展未來有助於製造出一種自宇宙存在以來慢一微秒但仍對萬有引力變化做出非常精准反應的鐘錶。

他解釋說："這將給予甚麼？在學會測量這種精度後，我們可以測量地球萬有引力場的局部變化，這有助於解決找尋礦產產地的任務。借助於特殊的激光鐘錶，我們可以發現石油、天然氣、重金屬、稀有金屬元素的礦層，直到能夠製造出潛艇可以據此航行的萬有引力地圖。"

激光鐘錶可以為基礎科學服務。有種假設是，在宇宙擴張時基礎恆量也在變化--普朗克常數(Plancks constant)，質量和電子電荷。為了證實這種假設，需要或者超久，或者超精准的測量時間，超穩定激光鐘錶可能有助於做到這一切。

安德烈•庫茲涅佐夫指出："俄羅斯國立核能研究大學莫斯科物理工程學院的學者們今年就獲得了結果，這種結果有助於相信，這種基礎試驗整體而言是可以開展的。這是非常高級的工作，由我們與俄羅斯科學院列別捷夫物理研究所共同開展。"

激光物理學的大多試驗都要求激光束具有高功率和高強度。

謝爾蓋•波普魯任科解釋說："借助於這種激光束，可以在只有地心才能達到的高壓和高溫下在實驗室中獲取和研究物質。這聽上去很離奇，但激光和望遠鏡一起，都成了遠宇宙研究的主要工具之一。"

加熱和保持

用激光束更緊地擠壓物質有助於把它加熱到幾億度的溫度，在這種溫度下可能出現熱核聚變(英語thermonuclear fusion)的可控合成。

安德烈•庫茲涅佐夫介紹說："人類在最新的歷史上學會了在炸彈中利用熱核能，但迄今都無法和平利用熱核能，因為沒能成功解決保持和處理熱核反應時釋放的極大能量的問題。"

熱核合成需要使兩個輕核接近，以便獲得一個更重的核子。 

安德烈•庫茲涅佐夫指出："與原子反應相比，熱核反應有何優勢？與鈾不同的是，人類的重氫儲量夠用幾百萬年，也就是說我們獲得了無盡的能源儲備。從另一方面來說，熱核反應有助於製造新發動機，實現人類的夢想--不僅把人送往火星，也送往太陽系的其它角落及其範圍之外。"

當物理規律不再起作用

激光器可以和主力加速器、同步加速器、回旋加速器一起，加快帶電荷的離子。為此它們不僅應該達到極大的脈衝能量，還應該達到高強度--脈衝應該最大限度地短，且嚴格聚焦。

謝爾蓋•波普魯任科強調，"尤其重要的是，把激光輻射的最大強度增加3---4個數量級有助於創造完全獨特的條件。其中可能形成超緊密的電子-陽電子-光電子等離子體。這種物質在宇宙誕生時可能存在。在這種等離子體中，電磁輻射與物質的聯繫是如此的緊密相連， 以至於電動力學的普通規律，其中包括量子電動力學（Quantum Electrodynamics）的普通規律，都失去了適用性。這種物質的性質目前完全令人不解--這的確是基礎物理的罕見例子！"。

在不久的將來，已經能夠觀察到與輻射摩擦（其中包括莫斯科物理工程學院理論物理學家們預測的質子加速新機制）相關的系列效果：為此需要強度為10²³-10²⁴瓦特/平方釐米的激光場。這種強度現在還達不到，但在捷克、法國、中國和其他國家中正在建造的新激光裝置中可能獲得，在動力方面比現有的裝置高1-2數量級。據預測，它們在幾年後可能投入生產。

莫斯科物理工程學院和許多激光實驗室積極合作，其中包括位於布拉格的"捷克國際激光研究中心"（ELI Beamlines international Laser Research Centre），這裡現在正在組裝一台強大的激光器。莫斯科物理工程學院激光和等離子體技術研究所的一些畢業生和工作人員在"捷克國際激光研究中心"工作，他們會前往莫斯科物理工程學院開展試驗。