為開展高能量密度(能量密度大于每立方厘米10萬焦耳)物理科學(xué)研究,2007年12月23日,北京大學(xué)工學(xué)院、物理學(xué)院、數(shù)學(xué)學(xué)院聯(lián)合國家重點院所以及國際上有影響力的高水平華裔科學(xué)家,宣布成立應(yīng)用物理與技術(shù)研究中心,旨在發(fā)展和落實國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃,開拓和發(fā)展新的交叉學(xué)科,培養(yǎng)和訓(xùn)練優(yōu)秀人才。據(jù)悉,這是一種全新的科研和辦學(xué)模式。中心主任由中科院院士賀賢土擔(dān)任。
據(jù)賀賢土介紹,高能量密度物理科學(xué)近年來在國際上發(fā)展迅速,與材料科學(xué)、天體物理等多個學(xué)科密切相關(guān)。如,科學(xué)家在實驗中已觀察到:在百萬大氣壓下的絕緣體??氫氣可以變成有導(dǎo)電性的液態(tài)金屬氫,如果進一步增高壓力,可以產(chǎn)生固體金屬氫。因此,研究高壓下氫的相變圖、結(jié)構(gòu)、電阻率、超導(dǎo)性等具有重要意義。未來如能設(shè)法維持高壓下氫的固體狀態(tài),一塊小體積氫就可驅(qū)動汽車行駛很長距離。這樣的金屬氫還可用做低電阻導(dǎo)線,進行長距離輸電等。這將使氫的應(yīng)用發(fā)生革命性變化。與此同時,由于太陽系的行星,如木星內(nèi)部可能存在金屬氫,研究金屬氫會有助于了解早期行星的形成。
此外,在高能量密度下可壓縮流體會產(chǎn)生新特性,如在超強激光作用下,高能帶電粒子呈加速特征,這正是天體物理中存在的現(xiàn)象,也是前沿物理學(xué)發(fā)展中具有挑戰(zhàn)性的問題。
為了探索高能量密度條件下物質(zhì)的特性,一些發(fā)達國家已開展了一系列高能量高功率驅(qū)動器裝置的研究。據(jù)悉,美國現(xiàn)有輸出能量約4萬焦耳的歐米茄激光器,并正在建設(shè)近200萬焦耳的國家點火裝置以及電流為20兆安的Z箍縮裝置。法國也在建設(shè)百萬焦耳激光器。目前,中國正在運行1萬焦耳的激光器,20萬焦耳激光器裝置正在建設(shè)中。
賀賢土說,新的學(xué)科發(fā)展最重要的是人才培養(yǎng)。就中國目前現(xiàn)狀而言,大學(xué)的最大優(yōu)勢是人才資源豐富,且青年學(xué)子學(xué)術(shù)思想活躍;科研院所則專業(yè)力量強、設(shè)備精良。前沿科學(xué)的發(fā)展需要這兩種優(yōu)勢的互補,它們之間的合作最有利于科學(xué)和技術(shù)的創(chuàng)新。北京大學(xué)應(yīng)用物理與技術(shù)研究中心將運用理論、實驗、高性能數(shù)值模擬密切結(jié)合的研究手段,努力開展面向國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要重大需求的應(yīng)用基礎(chǔ)研究,并積極探索具有挑戰(zhàn)性的若干科學(xué)前沿問題,同時培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新能力和奉獻精神的年輕科學(xué)家。
應(yīng)用物理與技術(shù)研究中心掛牌儀式之后,有關(guān)科學(xué)家進行了一系列學(xué)術(shù)講演。
國際著名的流體力學(xué)與湍流研究專家、北京大學(xué)教授陳十一,介紹了國際湍流研究的現(xiàn)狀以及他和他的學(xué)生最近在湍流研究方面的進展。他說,在自然界和工程技術(shù)問題中,湍流是復(fù)雜流動中普遍存在的現(xiàn)象,湍流是物理學(xué)和數(shù)學(xué)等學(xué)科中極具挑戰(zhàn)的研究課題。他鼓勵年輕的物理學(xué)家和力學(xué)家積極參與這個經(jīng)典而古老的科學(xué)問題的研究,為發(fā)展國民經(jīng)濟和認識自然作出自己的貢獻。香港科技大學(xué)教授徐昆和上海交大教授盛政明等也分別介紹了他們的研究進展及取得的成果。
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