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物理所等單位專家發(fā)現(xiàn)質(zhì)子加速新機制
zui近,，中科院物理所研究員盛政明與北京大學(xué)教師顏學(xué)慶等人合作,，發(fā)現(xiàn)了一種新的質(zhì)子加速機制——穩(wěn)相加速。該工作發(fā)表在近期出版的Physical Review Letters 100, 135003 (2008)上,。

    超短強激光脈沖與物質(zhì)相互作用可以產(chǎn)生*的加速梯度,，由此可以把其中的帶電粒子(包括電子和離子)在厘米量級或者更短距離內(nèi)加速到百兆(100MeV)甚至千兆電子伏(GeV)的能量，實現(xiàn)臺面緊湊型粒子加速,。這對于很多應(yīng)用具有重要價值,，譬如強流高能質(zhì)子可以驅(qū)動新型“快點火"核聚變、產(chǎn)生高能量密度物質(zhì)狀態(tài),、超快成像,、腫瘤治療、醫(yī)療同位素產(chǎn)生等,。因此,，利用超短*激光與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生高能質(zhì)子束成為近年來強場物理研究的熱點。超短*激光與薄膜固體靶作用是產(chǎn)生高能質(zhì)子的有效手段,，其主要的物理機制是出現(xiàn)在靶后表面的所謂靶面鞘層加速,，該鞘層場是激光在靶前表面產(chǎn)生的大量高能電子穿過靶后產(chǎn)生的。大量實驗表明,，通過該機制產(chǎn)生的質(zhì)子束能譜很寬,，能量很低，且效率不高,。這些特點限制了激光質(zhì)子源的實用性,。

    盛政明研究員與合作者通過采用圓偏振的*激光與薄膜靶作用,，當(dāng)靶的厚度小于某臨界值時(該臨界厚度取決于入射激光強度、靶密度和入射激光波長),，就會形成穩(wěn)相加速,。穩(wěn)相加速存在于整個激光脈沖作用期間，在此過程質(zhì)子束的能量不斷提高,，同時在縱向空間產(chǎn)生聚束,，由此產(chǎn)生方向性好，能量單色性好的高能質(zhì)子束,。在穩(wěn)相加速過程,，電子被激光推進的前向速度與質(zhì)子幾乎一致，極大減小了庫侖場對質(zhì)子束傳輸過程造成的相空間擴散,，有利于獲得高質(zhì)量強流質(zhì)子束,。和前面提到靶面鞘層加速機制相比，穩(wěn)相加速產(chǎn)生的質(zhì)子束具有能量高,、效率高,、單色性好等優(yōu)點。這為將來的臺面加速器提供了一種可能的方案,。

    該項目得到國家自然科學(xué)基金委,、國家高技術(shù)慣性約束核聚變主題和國家基礎(chǔ)研究計劃(“973"項目)的資助。

物理所等單位專家發(fā)現(xiàn)質(zhì)子加速新機制