愛德華·泰勒獎每兩年頒發(fā)一次，每次授予兩名杰出科學家，獎勵他們在運用激光和離子粒子束產(chǎn)生高溫高強物質來進行科學研究及可控熱能核聚變上的前沿研究和領導力。張杰摘得這一榮譽，緣于他及他所帶領的團隊在快點火激光聚變研究和在強激光實驗室天體物理研究上的重要貢獻。

 

 

    數(shù)十年來，全球科學家一直夢想著在地球實驗室里實現(xiàn)太陽的聚變反應，以獲得取之不盡的清潔能源。聚變燃料可直接取自海水中富含的氚和氘，如果每升海水中所蘊含的氘和氚發(fā)生完全的聚變反應，能產(chǎn)生相當于300升汽油燃燒時釋放的能量。以此推算，根據(jù)目前世界能源消耗水平和海水存量，聚變能可供人類使用數(shù)億年，甚至數(shù)十億年，因此，聚變能被看作人類的終極能源。

 

 

    然而，如何控制聚變反應，實現(xiàn)持續(xù)的能量凈輸出，則是科學界一直聚焦的重大科學問題。激光聚變是實現(xiàn)受控核聚變的一種途徑。為了實現(xiàn)核燃料的持續(xù)燃燒，人們先后提出了中心點火激光聚變和快點火激光聚變等物理方案。其中快點火方案有望大幅降低驅動激光的能量和激光等離子體的不穩(wěn)定性，因此受到世界范圍的廣泛關注。如果用汽車發(fā)動機的工作原理來比喻，中心點火方案相當于柴油發(fā)動機，在壓縮汽化燃料的同時實現(xiàn)升溫至自燃；而快點火方案則與汽油發(fā)動機原理類似，將燃料壓縮到一定程度后，由火花塞點火?？禳c火方案中，超強加熱激光脈沖產(chǎn)生的大量高能超熱電子，給預先壓縮的氘氚燃料快速加熱到聚變溫度的過程，就相當于汽油發(fā)動機中的點火過程。所以，在快點火物理方案的研究中，超熱電子的定向產(chǎn)生和可控傳輸是快點火激光聚變成功的關鍵。張杰帶領的研究團隊，對這個問題進行了深入系統(tǒng)的研究，實現(xiàn)了超熱電子束流的定向產(chǎn)生和準直傳輸，為深入理解和控制快點火激光核聚變過程作出了重要貢獻。

 

 

    張杰的探索還不止于此，在小實驗室里重現(xiàn)“大宇宙”，也是他多年孜孜以求的方向。長期以來，天文學家對天體現(xiàn)象的主要研究方法是被動的遠距離觀測和理論模擬，高功率激光技術的快速發(fā)展給天體物理研究帶來了新的機遇。利用高功率激光裝置，人們能夠在實驗室中創(chuàng)造與天體現(xiàn)象相似、前所未有的極端物理環(huán)境，對天體問題進行主動、近距、可控的研究。張杰領導的國際聯(lián)合研究團隊在這一領域一路前行，在國內開創(chuàng)了實驗室天體物理研究的新領域，在對黑洞周圍的光電離、太陽表面的磁重聯(lián)和噴流等重要天體物理前沿問題的研究中，取得多項重要突破。