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激光加速离子研究获重要进展

2008-04-22 11:47
华静一
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   以北京大学颜学庆副教授、郭之虞教授、陈佳 洱院士和中科院物理所、上海交通大学的盛政明教授为主的研究小组最近在强场物理-激光加速带电粒子领域取得了新的进展,该工作已发表在今年4月3日出版的 美国《物理评论快报》(Physical Review Letters 100, 135003 (2008))上。 
  
   常规粒子加速器由于存在电场击穿的限制,加速梯度低于100MV/m,所以随着粒子能量的增加,加速器的长度和体积变得越来越庞大。例 如,美国斯坦福大学的直线型电子加速器SLAC可以把电子加速到100GeV的能量,其长度长达3km;而即将要建造的国际直线对撞机ILC,为了把电子 束加速到TeV能量,其长度达35km。由于传统加速器的局限性及其高昂的造价,在过去的几十年里物理学家一直在探索新的粒子加速原理,其中一种设想是利 用强激光来加速离子。但目前国际上的激光加速离子实验研究中,离子能量增益仅在数十MeV,而且能散大束流品质差。 
  
   颜学庆副教授等的研究发现,超短超强激光与固体靶相互作用时存在一种稳相加速机制,如果激光归一化光强强度a与靶的面密度相当时,激光可 以如常规加速器一样对离子进行加速和纵向聚束,从而可以产生高品质的高能单色离子。这对激光离子加速器走向实际应用将产生重要影响。例如,用一个高功率的 激光器和固体靶组成的激光加速器有可能加速得到200MeV以上的单能质子束,它将有可能用于癌症治疗。 
   该工作得到国家自然科学基金项目(10455001、10605003、10425416、10674175)、国家高技术惯性约束核聚 变委员会(National High-Tech ICF Committee in China)项目和科技部973项目的支持。

   (编辑:xiaoyao)

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