陳佳洱院士、顔學慶副教授團隊研究新進展

beat365官方网站核物理與核技術國家重點實驗室顔學慶副教授、陳佳洱院士與合作者近期在強場物理－激光加速領域又取得了重要研究進展，在Phys. Rev. Lett. 103, 135001 (2009)發表了題為“Self-organizing GeV nano-Coulomb collimated proton beam from laser foil interaction at 7 × 10^21 W/cm^2 ”的論文。

理論和加速實驗研究表明，激光加速梯度可以達到100GV/m以上（比常規射頻加速器高3個數量級）。然而由于理論和技術的限制，激光加速離子的有效長度很短，實驗中離子能量增益僅僅在幾十MeV左右。該研究小組在前期的研究中發現超短超強激光與固體靶相互作用時存在一種穩相加速機制(Phys. Rev. Lett., 100, 135003 (2008), Phys. Rev. Lett. 102, 239502 (2009))：即當激光歸一化光強與膜片歸一化厚度相當時，圓偏振激光可以如常規加速器一樣對離子進行加速和縱向聚束，從而可以産生高品質的高能單色離子。由于激光光強橫向分布一般為高斯分布，加速過程中固體靶将逐漸彎曲，往往導緻薄膜靶被中心擊穿。之後激光對離子的加速作用提前結束，從而限制了離子的能量增益，也影響了束流的品質。顔學慶副教授和陳佳洱院士與合作者通過研究發現，利用等離子體橫向不穩定性可以實現對離子的中心聚束，借此可以産生自聚焦的納庫級質子束，并從理論上解決了中心擊穿的問題。這一進展對離子癌症治療、激光核聚變快點火和新概念加速器等研究将産生重要影響。

該項研究得到國家自然科學基金委和德國洪堡基金會的資助。