短脉冲激光在实验室天体物理方面的研究进展*

孙嘉宁，袁大伟，王菲鹿

(1. 中国科学院光学天文重点实验室 (国家天文台)，北京 100101；2. 中国科学院大学天文与空间科学学院，北京 100049)

高能量密度实验室天体物理是一门兴起于20世纪90年代的前沿交叉学科，主要依托大功率激光、磁箍缩、托克马克等装置，在实验室构造极端物理条件，模拟天体物理过程并解决相关问题。在实验室天体物理研究中，按照实验室和天体参数的范围和物理过程的类比程度，实验室与天体的研究目标之间的关系大致分为相同、相似、类似3种。 “相同” 是指天体环境与实验室环境相同，例如在实验室中构造与恒星内部或恒星大气等离子体的温度、密度一致的等离子体，用于研究恒星的物态方程、高温X射线热辐射的发射率、不透明度等。“相似” 是指在实验室中，部分参量无法与天体环境达到 “相同” 的程度，但是可以将这些参量按照一定的比例进行缩放，例如一些天体运动的尺度与时标远超过实验室尺度与时标，但是描述物质的动力学方程是一致的，在一定条件下，两者的物理参数能够通过标度变换联系起来。“类似” 是指目前没有找到标度变换规律，天体环境与实验室环境的现象类似，并且两者涉及的部分物理过程相同，也能将天体与实验室中的等离子体联系起来进行研究。实验室天体物理发展到今天，研究目标的范围非常广泛，包括恒星内部核反应、物态方程、天体不透明度、强辐射源附近光致电离等离子体光谱、超新星遗迹中流体力学不稳定性与无碰撞冲击波、致密天体的喷流、太阳耀斑的磁重联等。……