【实验室复现“宇宙风暴”，或破解超新星爆发奥秘】#科技前线#

中国科学院上海光学精密机械研究所，用超强超短激光在实验室复现出宇宙中已知最狂暴的能量风暴——速度近每秒一万公里的亚相对论无碰撞激波，并捕捉到其爆发瞬间的壮丽景象。

这项研究使人类可以在可控环境中，窥见超新星爆发核心机制的奥秘。

人造宇宙风暴捕捉星辰湮灭瞬间

在浩瀚宇宙中，超新星爆发如同绚烂的烟花，其核心的物理过程是相对论无碰撞激波。

宇宙中的无碰撞激波与地球上的冲击波不同，其粒子间并非靠碰撞传递能量，而是通过电磁湍流实现能量传导。这种机制能产生高达5000特斯拉的极端磁场，相当于地球磁场的千万倍。

但是，天文观测无法追踪激波的瞬时变化，理论模型也长期缺乏实验支撑。

研究团队利用超强激光，成功实现速度达0.03倍光速的亚相对论激波，精确复现了银河系最年轻超新星遗迹SNR G1.9+0.3的极端物理环境。

激光“导演”宇宙级大片

为了实现这一突破，研究团队独创了“激光引擎”驱动机制，将激波速度提升至每秒一万公里，更逼近超新星爆发的真实场景。此前，国际最先进的纳秒强激光装置，仅能实现每秒数十公里级的激波速度。

在实验室模拟出这一宇宙奇观，需要科研人员化身“宇宙级导演”，用两束激光精准操控“剧情”：

第一步：铺就宇宙舞台。第一束激光脉冲照射铝靶，电离过程经过纳秒级演化形成均匀稀薄的等离子体，复刻出超新星周围的星际介质环境。

第二步：点燃能量风暴。飞秒主激光轰击靶材，将铝离子加速至0.07倍光速。这些离子在“人造星际空间”中自由穿行，触发韦伯不稳定性自组织生成5000特斯拉强磁场——相当于把整个银河系的磁场压缩到一张桌子大小。

当磁场能量占据等离子体动能的14%时，磁场散射高速离子形成能量壁垒，堆积出无碰撞激波。激波以每秒九千公里的速度推进，与SNR G1.9+0.3超新星遗迹的实测数据高度吻合。

尤其值得注意的是，实验首次捕捉到激波突破边界时的“爆发瞬间”，磁场骤然消失，物质密度断崖式下跌，如同在显微镜下目睹超新星撕碎星辰的刹那。

桌面上的超新星验证宇宙级理论

通过对比实验数据与天体观测结果，科研人员发现关键参数高度吻合：无论是激波速度、磁场能量占比，还是决定激波特性的阿尔芬马赫数。

这证实了韦伯不稳定性是宇宙激波的“通用语言”，为理解伽马射线暴、中子星合并等宇宙级爆炸提供了全新视角。

后续，基于上海超强超短激光实验装置（“羲和”实验平台），科研团队计划将激波速度进一步提升至相对论级别（接近光速），并探索百万特斯拉磁场与粒子加速的耦合机制。

实验室宇宙物理学的时代正在加速开启，科研人员可能在超强超短激光装置中模拟黑洞吸积盘、暗物质湮灭等更复杂的宇宙现象，叩响未来科技的大门。

除了破解天体之谜外，强磁场与粒子加速机制、新型聚变能源与深空辐射防护技术等均有望取得新进展。