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9月12日，未來科學(xué)大獎(jiǎng)在京公布2021年獲獎(jiǎng)名單，這一被稱為“中國(guó)諾獎(jiǎng)”的榮譽(yù)獎(jiǎng)勵(lì)，設(shè)置了“生命科學(xué)獎(jiǎng)”、“物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)”和“數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)獎(jiǎng)”三大獎(jiǎng)項(xiàng)，其中的“物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)”由上海交通大學(xué)張杰院士獲得，以獎(jiǎng)勵(lì)他通過調(diào)控激光與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生精確可控的超短脈沖快電子束，并將其應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)超高時(shí)空分辨高能電子衍射成像和激光核聚變的快點(diǎn)火研究。

張杰院士是利用強(qiáng)激光束與物質(zhì)相互作用高效產(chǎn)生方向與能量可控的高強(qiáng)度快電子束（~100 keV 到 10 MeV）的開拓者之一。自上個(gè)世紀(jì)九十年代以來，張杰院士領(lǐng)導(dǎo)中科院物理所和上海交通大學(xué)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，在快電子束產(chǎn)生和應(yīng)用方面取得了一系列重要突破，包括高效率產(chǎn)生遠(yuǎn)離麥克斯韋分布的超短脈沖快電子束，實(shí)現(xiàn)對(duì)快電子束發(fā)射方向與能量的精確調(diào)控，實(shí)現(xiàn)表面自生電磁場(chǎng)對(duì)快電子束的引導(dǎo)和聚焦以及超高時(shí)空分辨的兆電子伏特電子衍射與成像等。

他們研制的超短脈沖兆電子伏特電子衍射與成像裝置，達(dá)到了亞埃（1埃等于百億分之一米）級(jí)的空間分辨能力，并將時(shí)間分辨能力提高到創(chuàng)記錄的50飛秒（1飛秒等于一千萬億分之一秒）。利用這臺(tái)裝置，他們與合作者成功地實(shí)現(xiàn)了超快光場(chǎng)對(duì)量子材料維度的調(diào)控，觀察到瞬態(tài)的光致新奇物態(tài)；實(shí)現(xiàn)了對(duì)光誘導(dǎo)的新型相變以及單分子成像等重要物理與化學(xué)瞬態(tài)過程的觀測(cè)。

張杰團(tuán)隊(duì)對(duì)超短脈沖快電子束的研究起源于對(duì)激光核聚變中快點(diǎn)火方案研究的需求。作為人類獲得終極能源的可能選項(xiàng)，激光核聚變是由燃料壓縮和加熱兩個(gè)階段組成的?？禳c(diǎn)火方案由于可以將壓縮過程與點(diǎn)火過程分別獨(dú)立優(yōu)化，因此，可以節(jié)省驅(qū)動(dòng)能量并降低不穩(wěn)定性。精確可控的超短脈沖快電子束的作用就是將激光能量高效地傳輸?shù)筋A(yù)先壓縮的燃料中，使其快速加熱到聚變溫度，實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)。他們的研究為深入理解快點(diǎn)火物理過程做出了重要貢獻(xiàn)。

據(jù)悉，未來科學(xué)大獎(jiǎng)設(shè)立于 2016年，是由科學(xué)家、企業(yè)家群體共同發(fā)起的科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)。評(píng)審體系主要參考諾貝爾獎(jiǎng)、圖靈獎(jiǎng)等國(guó)際著名獎(jiǎng)項(xiàng)，采取提名邀約制和國(guó)際同行評(píng)議制。候選人由科學(xué)委員會(huì)邀請(qǐng)的提名人提名產(chǎn)生。由科學(xué)委員會(huì)邀請(qǐng)包括諾獎(jiǎng)得主、圖靈獎(jiǎng)得主、菲爾茲獎(jiǎng)得主以及數(shù)十位美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等國(guó)的科學(xué)院、工程院院士等國(guó)際專家，對(duì)各候選人被提名的工作成果在工作成就、創(chuàng)新性、影響力等方面做同行評(píng)議。最終的獲獎(jiǎng)?wù)呙麊斡晌磥砜茖W(xué)大獎(jiǎng)科學(xué)委員會(huì)參考國(guó)際同行評(píng)議信不記名投票確定。

未來科學(xué)大獎(jiǎng)目前設(shè)置“生命科學(xué)”、“物質(zhì)科學(xué)”和“數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)”三大獎(jiǎng)項(xiàng)。袁國(guó)勇、裴偉士獲得今年的未來科學(xué)大獎(jiǎng)“生命科學(xué)獎(jiǎng)”， 施敏獲得“數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)獎(jiǎng)”。

內(nèi)容來源 | 上海交通大學(xué)

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