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白矮星是中低質量恒星演化的最終產物，銀河系中近97%的恒星都會以白矮星的方式終結一生，實驗室開展類白矮星條件測量對于解釋天文望遠鏡觀測現象、確定星體狀態和壽命、推測宇宙演化過程至關重要。宇宙中大部分白矮星內核主要由碳元素和氧元素組成，外層大氣為氫和氦的混合物，表面溫度約1萬開爾文。然而，編號為H1504+65的白矮星卻極為特殊，根據美國航空航天局NASA的錢德拉X射線望遠鏡和遠紫外線天文望遠鏡的觀測數據推斷，白矮星H1504+65的表面溫度約20萬開爾文，是目前發現的溫度最高的白矮星，其外殼大氣中的氫和氦在形成過程中全部被驅散，內核卻完整保留，主要成分為碳和氧，同時可能含有少量的氖和鎂，而造成其大氣富碳和富氧的具體原因至今尚無定論（圖1）。
圖1 白矮星H1504+65（圖片來自Sliwinski, M.S. and Sliwinska, L.I.）
目前，白矮星H1504+65大氣成分以及基本狀態參數均基于天文觀測光譜分析確定，然而部分觀測譜線尚未被準確識別，部分波段受天文觀測條件限制處于空白狀態。近日，西安交通大學物理學院趙永濤教授團隊與中物院激光聚變研究中心、深圳技術大學、中科院近代物理研究所、中科院物理所以及中國科學院大學等單位合作，利用星光III強激光大科學裝置制備了類白矮星H1504+65大氣狀態的均勻稠密等離子體，獲得了軟X射線及極紫外波段的上百條高分辨光譜，標識了若干新譜線，填補了15-90nm波段的天文觀測空白，為其基本狀態參數的確定以及相關理論建模和參數優化提供了數據支持，同時也為更廣泛條件下實驗室天體物理研究提供了一種新方案（圖2）。
圖2 (a)實驗室制備類白矮星H1504+65大氣狀態物質的實驗設計以及診斷排布示意圖；
(b)實驗室觀測光譜錢德拉天文觀測數據的對比
相關研究成果以“類白矮星H1504+65大氣模型的碳氧特征線實驗室觀測”（Laboratory Observation of C and O Emission Lines of the White Dwarf H1504+65-like Atmosphere Model）為題在《天體物理學期刊》（The Astrophysical Journal）在線發表。西安交通大學物理學院博士生馬步博、任潔茹副教授以及激光聚變研究中心王少義助理研究員為論文共同第一作者，西安交通大學趙永濤教授、激光聚變研究中心周維民研究員及深圳技術大學曹磊峰教授為論文共同通訊作者。該工作得到國家重點研發計劃、國防基礎科研科學挑戰專題項目、國家自然科學基金及激光與物質相互作用國家重點實驗室基金等項目的支持。
趙永濤教授自2015年入職西安交通大學青年拔尖人才計劃以來，先后主持國家重點研發計劃項目、國防科工局基礎科研挑戰計劃課題、國家自然科學基金重點項目等12項；帶領團隊博士后和副教授獲批國家自然科學基金國際合作重點項目和面上項目等11項，榮獲國防基礎科研科學挑戰計劃“挑戰英才獎”，獲2019年度“中國政府友誼獎”和“三秦友誼獎”等，建設了400kV強流離子加速器大型實驗平臺，主辦、承辦5次較大規模的國內和國際學術會議，在《自然通訊》《物理評論快報》等期刊發表論文50余篇，為物理學科建設以及物理學科與核醫學、加速器技術等領域的交叉創新作出了貢獻。
趙永濤教授作為主要學術帶頭人之一，建設了激光與粒子束科學技術研究所。目前研究所擁有教職員工13人，主要研究方向包括基于加速器和強激光的高能量密度物理和聚變科學，電子、離子和激光誘導的原子分子超快反應動力學，基于相對論超強激光的強場QED效應，核科學技術在醫學、核能、材料等領域的應用等。
