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五分钟光学 | 上海交大陈民教授谈激光等离子体尾波加速

        高能量密度物理研究领域有很多意义重大且富有挑战的研究方向,其中最重要的方向之一是激光加速及次级超快辐射源的研究。传统加速器随着粒子能量的不断提高,尺寸和造价也越来越大,这其中最重要的因素之一就是加速梯度的限制。

 

        1979年,加州大学洛杉矶分校Tajima与Dawson提出激光尾波场加速的概念,将强激光与等离子体进行结合,使粒子加速梯度比传统加速方法高了一千倍,这给加速器物理带来了革命性的发展机遇。

 

        本期,我们一起来了解激光等离子体尾波加速——

 

        本期嘉宾:上海交通大学激光等离子体教育部重点实验室陈民教授

 

        内容简介:等离子体是已经被电离的物质,它不受材料击穿阈值的限制,可以承载极高的电场强度。超短超强激光穿过等离子体时,质量较轻的电子与质量较重的离子将形成静电分离场,当其足以与激光的电磁场力相抗衡的时候,会在激光传输的后方激发出由电子组成的波浪结构,这个结构就是激光尾波。激光尾波中整个波浪结构会跟随驱动激光一起向前传播,具有接近光速的相速度。激光尾波中的电子可以被尾波所加速,该加速机制被称为激光尾波加速。

 

        由于等离子体尾波可以承载的场强比传统射频加速器的场强高1000倍以上,所以传统1公里长的加速距离可以缩短到1米,这使得加速器的尺寸和造价得到数量级的缩小。近二十年来,该项研究在世界范围内受到了广泛的关注,激光等离子体尾波加速被认为是下一代紧凑型对撞机和辐射源的潜在加速方案。

 

 

专家简介:

 

       陈民,上海交通大学物理与天文学院教授。2007年受德国洪堡基金资助在亨利希海涅杜塞尔多夫大学从事博士后研究,2009年加入美国劳伦斯伯克利国家实验室,2012年加入上海交通大学。主要从事激光等离子体物理研究,包括激光等离子体相互作用中的粒子加速和辐射、非线性效应,以及QED等离子体物理研究工作。首次研究了激光尾波加速中的离化注入方案,提出了基于弯曲等离子体通道的激光尾波加速级联方案等。曾获中国科学院杰出科技成就奖(集体),蔡诗东等离子体物理奖,香港求是基金会杰出科技成就集体奖,亚太物理学会等离子体物理分会青年科学家奖,上海市自然科学一等奖等。