作为宇宙中沧海一栗的我们，对浩海无边的宇宙充满了好奇和向往，而随着地球资源的耗尽，人类对饱含丰富资源的宇宙也充满了期待。卫星和火箭等航天器的升天正是人类对宇宙的探索。但是由于宇宙的物质与地球不同，宇宙中高能量密度物质一到地球上就容易挥发，如何在地球上研究宇宙物质也是科学家的一个难题。近年来随着激光技术的发展，科学家发现利用高功率激光器瞬间压缩物质可以模拟实现天体中的高能量密度状态，对科学家研究宇宙无疑不是一大进步。

    对于高能量密度物理学科，很多人都觉得陌生，近日，在高能量密度物理国际会议间歇，中科院院士贺贤土微笑着向记者开始了科普，“高能量密度物理（HEDP）是一门正在兴起的物理学前沿交叉学科，研究的主要内容是能量密度大于每立方厘米10万焦耳状态下的物质特性和运动规律，是物理学的一个重要分支。”

    宇宙中恒星和行星，都是高能量密度物质。为了研究宇宙物质的规律，在地球上，科学家们利用高功率激光器瞬间压缩物质，来模拟实现天体中的高能量密度状态。让科学家感到兴奋的是，他们发现，高能量密度物理会涉及大量用传统物理无法完全解释的新现象。其中，典型的高能量密度（HED）现象，一般表现为量子效应与经典效应并存。

    贺贤土解释说，在高能量密度状态下，物质温度通常小于费米温度，分子离解，原子部分电离，多种粒子共存。这种状态导致物质性质十分复杂：大量粒子自由度被激发，常常呈现出很强的集体效应和明显的非线性效应，并且常常形成了复杂的可压缩流体形态。

    “高能量密度物理已成为物理学研究中的一个亮点。”贺贤土说。

    贺贤土指出，高能量密度物理揭示了极端条件下物质的新结构和新特性。对此进行研究是物理学家面临的新挑战。他进一步介绍道，高能量密度物理研究需要解决大量基础科学问题和应用问题。

    不过，随着高功率激光器发展，高能量密度下的物质特性常常可用强激光进行研究，例如，天体物理实验室就是用强激光来研究观测到的高能量密度天体。因此，高能量密度物理研究不仅提供了激光驱动惯性约束聚变的物理基础，也有利于检验高能量密度物理的一些重要研究结果。

    “事实上，激光聚变研究的最大动力来源于人类对能源的需求。”贺贤土说，“在激光聚变过程中，大量的科学问题属于高能量密度物理问题。如果其中规律被弄清楚了，人类就能设计出合适的聚变装置和燃料球，从而产生源源不断的聚变能。不过，该研究目前尚不成熟，投入使用尚需时日。”

贺贤土

    因此，世界各国竞相对其进行研究。

    其中，美国走在世界最前列。该国在上世纪80年代中期就设计并建成了纳秒级脉冲宽度、蓝光输出能量20千焦的NOVA激光装置，并在此基础上展开了大量有关激光聚变物理的实验研究。

    90年代中期，美国又升级了NOVA和OMEGA激光器，输出纳秒级脉宽、蓝光能量30～40千焦，随后开始了国家点火装置（NIF）的建造，其总能量达到了1.8兆焦。

    而我国于80年代中期建成了神光（SG）-I激光装置；2000年建成神光（SG）-II激光器，供物理实验。SG-II装置可以输出8束、总3千焦的蓝光能量，已用于5000多次物理打靶实验，当前正在进行进一步升级。

    神光（SG）-III激光装置于2006年开始建造，设计能量为蓝光200千焦以上，预计近年内将正式运行。这些高功率激光装置的建成，使得我国激光聚变和高能量密度物理实验室研究得到了快速、蓬勃的发展。

    总之，激光技术的发展不仅帮助人们开始清晰认识宇宙，也催生了高能量密度物理学科的快速发展，为科学家更加便利地研究宇宙提供了有利的技术保障。