该项研究得到国度天然科学出色青年基金、基金委重点名目和863项目标资助。还得到了核物理与核技术国家重点实验室和北京大学运用物理与技术研究核心赞助。
?激光透镜整形前（上图）后（下图）的激光分量散布
相干研究背景：
编纂：碧荷
粒子加速器从出生至今推进它发展的基本能源在于探究人类面临的四大根本问题即：物质、宇宙、性命的基础形成和活动法则和人类思维的运行规律。刚建成的世界上最大的加速器强子对撞机LHC把质子加速到TeV以用于寻找品质之源－Higgs粒子和检测尺度模型。传统射频加速器由于存在电场击穿，加速梯度要低于100MV/m，所以随着离子能量的晋升加速器的体积变得十分宏大,北大总裁培训班，LHC的周长达27km。为了研究暗物资、超对称的破缺等前沿物理问题，迷信家们还需要能量比LHC高千倍的 PeV 加速器，基于常规射频加速技术建造这样的加速器需要缭绕地球一圈，这是难以实现的。由于传统加速器的局限性及其昂扬的造价，在从前的几十年里物理学家始终在探索新的粒子加速原理，以期在较短的间隔内将粒子加速到很高能量。跟着超短超强激光技术的发展，激光聚焦光强可以达到1018W/cm2以上，对应的电场高达1012V/m。这样强的激光与等离子体互相作用时，因为等离子体自身是一个电离的状况，不存在击穿问题，产生的加速电场可以比常规加速器至少高出千倍以上，可以更加经济地实现超高能离子加速。更高的能量象征着更高的空间分辩率，它将为人类提供更增强大的“离子显微镜”，从而为摸索暗物质暗能量和超对称缺失等最前沿物理问题供给所必需的工具。同时，激光驱动产生的离子束具备能量高、脉冲短（~ps）、尺寸小（微米）、方向性好以及转换效力高级特色，也存在很高的时光和空间辨别率，在离子束“快点火”核聚变计划、质子束成像和癌症诊断与医治等方面拥有普遍的利用远景。
在最近的研究工作中提出在薄膜靶之前放置 “激光等离子体透镜”的新方法，可以对激光脉冲实现很强的横向聚焦，大幅度提高激光光强，缩短脉冲回升时间和改良脉冲的对照度。审稿人评论以为这是一个新的冲破：The present work undoubtedly the present work undoubtedly breaks new ground and is of interest to many physicists。这有望提供新的技术道路来提高激光的比较度或者下降薄膜靶对激光对比度的要求，同时大大提高激光的聚焦光强。重点实验室博士生王鸿勇和博士后林晨在该研究中做出了主要奉献。
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理论和加速实验研究表明，激光加速梯度可以到达100GV/m以上（比惯例射频加速器高3~6个量级）。然而因为实践和技巧的限度，激光加速离子的有效长度很短，实验中离子能量增益仅仅在多少十MeV左右。该研究小组在前期的研究中发明超短超强激光与固体靶彼此作用时存在一种稳相加速机制(PRL, 100, 135003 (2008); PRL. 102, 239502 (2009)); PRL 102, 239502 (2009)：即当激光归一化光强与膜片归一化厚度相称时，圆偏振激光可以如常规加速器一样对离子进行加速跟纵向聚束，从而可以发生高品质的高能单色离子。通过国际配合，咱们在屡次实验中胜利地证明了稳相加速机制的存在和长处（PRL 103, 245003 (2009); PRL 107, 115002 (2011)）。这些试验固然证明了该办法能够大幅度进步离子束的能量、束流品德和束流强度。研讨表明该方式加速质子到100MeV须要1021W/cm2以上的聚焦光强，薄膜靶对激光的信燥比也提出了极高的要求（>1010 @10ps），对高功率激光提出了刻薄的请求。
核物理与核技术国家重点实验室应用物理与技术研究中央颜学庆教学、陈佳洱院士、贺贤土院士与协作者近期在激光加速－强场物理中又获得了重要研究进展，发表了标题为“Laser Shaping of a Relativistic Intense, Short Gaussian Pulse by a Plasma Lens” （PRL 107, 265002 (2011)） 的论文。研究中首次提出“激光等离子体透镜”的概念，用于提高激光的对比度、聚焦光强和脉冲整形，对强场激光物理的发展将产生重要影响。
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