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第00006版:文教科卫新闻
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2006年9月18日     收藏 打印 推荐 朗读 评论 更多功能 
太赫兹:又一场“前沿革命”
有了它,人们常用的“数字地球”内容将更翔实,观察宇宙的眼界会更深远,能源革命将更彻底
  本报讯 据文汇报报道 从今天起,包括诺贝尔奖得主在内的500多位国内外红外、太赫兹及其毫米波领域的知名专家将聚会上海,参加由中科院上海技术物理研究所等单位主办的IRMMW-THz 2006红外、毫米波与太赫兹电子学国际会议。

  太赫兹波段是介于毫米波和红外波之间的相当宽范围的电磁辐射区域,太赫兹波又被称为T-射线,它在物理学、材料科学、医学成像、射电天文、宽带和保密通信、尤其是卫星间通讯方面具有重大的应用前景。

  太赫兹波在电磁波谱中占有一个很特殊的位置,它正好处于科学技术发展相对较好的红外和毫米波之间,但由于太赫兹波源问题一直未能得到很好的解决,因此形成了一个在研究上相对落后的“空白”。那么,太赫兹波和老百姓的生活究竟有什么关系?它会给我们的日常生活带来哪些新的变化元素?在此次国际会议召开前夕,记者采访了该领域的资深专家,请他们为读者解疑释惑——    

  数字地球:内容更翔实

  尹球(中科院上海技物所第二研究室研究员):现在有数字地球、数字中国、数字城市等提法。数字地球实际上就是通过不同系列的卫星,获取和管理不同地方的环境资源等地球信息。

  以前对数字地球的理解,大都局限在把地理上一些最基本的东西展现在地图上,用计算机管理起来。但是这实际上提供的信息很少,只有路名、方向等。现在要求信息更丰富,更生动,使用更方便。不仅要有平面的信息,而且希望知晓三维空间的信息,包括空气污染、大气中的成分、地下有什么矿藏等。这在技术上已有可能做到。举个例子,如果地下有石油和矿藏,那么它对土壤植被的特性会产生一些影响,这样就会影响红外辐射,通过红外遥感的手段就可以知道地下的东西。

  陆卫(中科院上海技物所红外物理国家重点实验室主任、研究员):数字地球不光是一个地理信息概念,实际上也是人文等多方面信息的综合,如怎样利用它来治理环境,譬如能不能大面积地看什么地方有严重的空气污染,通常泄漏出来对人体非常有害的气体只有几种,它们有着特殊的“指纹”谱。不同分子的“指纹”对应着一组不同波长电磁波辐射的组合,这些波长基本都在红外波段和太赫兹波段,所以,通过红外探测技术进行监测,就能知道究竟是什么气体了。有些分子的辐射量太小,红外探测不到,这就需要研制太赫兹和红外波段的固态激光器,将它们调整到那个分子的振动波长,就能准确地进行探测了。

  热核反应:能源革命更彻底

  沈学础(中科院院士、中科院上海技物所研究员):这次会议有两个报告跟能源直接有关。从科技层面来思考能源,最现实并且能真正解决问题的方法是热核反应,就是把2个氢原子核结合成1个氦原子核,同时放出能量。这实际上就是氢的同位素氘、氚的聚变反应。我们知道,太阳发热、发光的过程实际上就是聚变的过程。现在的问题是:要控制这个聚变反应让它慢慢进行,不能像氢弹爆炸那样,一下子全释放出来。如果这个问题解决了,那么大家担心的能源问题就可能得到真正的解决。这也是科学家最大的理想。

  现在世界上有一个最大的计划——国际核聚变反应堆计划,这个要耗资100亿欧元的计划旨在建造一个实验性的聚变反应堆,试验希望达到的结果是使聚变过程在可控状态下在一个预定的循环通道里慢慢地发生。

  实现这两个目标的最大挑战之一,在于需要不断地对整个系统加热,使之达到上亿度的高温。现在加热靠什么呢?就是靠太赫兹波,为此要建造很大功率的太赫兹波发生器。怎样建造一个效率高、功率大、稳定的毫米波发生器来实施ITER计划可控的热核反应,将是本次会议的一个重要议题。

  洞察宇宙:眼界更深远

  沈学础:我再结合太赫兹技术讲一点在天文方面的应用。天上到底有什么、宇宙到底是怎么样的?以往人类先是用眼睛看,然后有了望远镜。随着红外、毫米波、太赫兹技术的发展,人类看天的手段大大扩充了,有了红外望远镜、哈勃望远镜、太赫兹望远镜等。这次大会上将有一位著名的美籍华裔科学家作报告,揭示利用包括太赫兹在内的从微波到红外波段看到的天体到底是怎么回事,到底可以看多远。在宇宙空间,不发光的天体比发光的天体要多几百万倍。利用红外、太赫兹和毫米波,将令我们的眼睛更亮,看到以前所看不到的东西。随着人类这种“看”的本领的不断提升,我们能了解宇宙更久远的历史。

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