雷射加熱新紀錄

雷射加熱新紀錄
知識通訊評論第37期

物理學家最近完成一項實驗，使用雷射脈衝波射透純藍寶石，加熱的速度，超過以往任何紀錄。

這項實驗威力強大。物理學家估計，他們的雷射可以把物體一秒內升溫千萬兆(1018)度，只是，他們能讓雷射維持存在的時間很短，大約幾百個毫微微秒(femtosecond，每毫微微秒即十的負十五次方秒)。

他們表示，那樣子已經打破以往加熱速率的世界紀錄。實驗中雷射強大的加熱力曾造出微小火球，約幾千分之一公釐大小，壓力值為百兆帕(terapascals，即十的十三次方)，大約是地心壓力值的二十倍。雖然以前曾做過力量更強的雷射，創造更大壓力，只是必須用大型、更專門的設備。

這次強力雷射實驗升溫約達五十萬攝氏度。法國波多大學理論物理學家提宏舒(Vladimir Tikhonchuk)表示，這樣的參數跟原子彈爆炸相同。

這項實驗成功顯示，科學家現在可以使用傳統的桌上型雷射，來模擬行星核心的熾密狀況，甚至可能引發核融合反應。

高壓活動

提宏舒表示，類似的加熱速率，以往在雷射光穿透物質的實驗中，可能也產生過；但是沒人能夠真的達到這次實驗創出的溫度與壓力；這次實驗超越以往之處，或許便在此。他另表示，他們的團隊集中心思，把雷射脈衝縮得很小，因此能量傳輸很高。

本次雷射實驗在日本北海道大學進行，主持人為裘德卡吉斯(Saulius Juodkazis)，提宏舒則根據高能爆衝過藍寶石，留下微小淚滴型孔洞之大小與形狀，協助計算實驗的強度狀態。
實驗中，每一發雷射只維持兩百毫微微秒；真空中，相同的時間，光大約可以走上一根人髮的距離。幾毫微微秒之間，藍寶石便因熱能而爆開，切碎的球狀原子愈變愈大，藍寶石的密度變小，使得進一步加熱的效率變差。提宏舒表示，罩門便在寶石髓開始膨脹前，將游離的原子加熱。

要形容百兆帕的壓力，可以比擬成把兩座埃及吉薩區「大金字塔」(Great Pyramid)平衡放在一塊光碟上，或者數百頭大象在一枚大頭針針頭上跳舞，所產生的力道。雖然大家認為，這次實驗中的升溫現象，是有史以來觀察到速度最快的，但距離有史以來出現過的最高溫度，還差得遠。

創出地球上最高溫度的美名，要歸給美國新墨西哥州阿勃科奇市的「山迪亞國家實驗室」(Sandia National Laboratories)。該實驗室把數百萬安培的電力輸入鎢絲，創造可以做核融合的條件。今年年初，山迪亞實驗室的科學家才表示，他們的實驗中產出的溫度，可以達攝氏二十億度。