《雷射粒子加速及其套用》是依託上海師範大學，由沈百飛擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：雷射粒子加速及其套用
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：沈百飛
- 依託單位：上海師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
雷射尾波電子加速和靶後鞘層離子加速已經取得了矚目的進展，電子能量超過GeV，質子能量也達到近100MeV。但雷射粒子加速目前面臨多個難點：高能電子束總電量僅為pC量級；高能質子能量還不高；加速效率還停留在10%內，這離套用需求有很大距離，其套用實現受到了嚴重阻礙。本項目旨在突破上述制約，推動發展雷射粒子加速的多種套用。實驗上依託上海光機所的拍瓦級雷射器，擬通過雷射驅動尾波加速產生30nC量級的高能電子束，並將其轟擊金靶，獲得正電子源；針對靶後鞘層離子加速，在已有基礎上（已獲得截至能量為7MeV的質子），利用改進靶形、級聯加速等方案，提高能量與加速效率，並對其套用於快點火核聚變進行探討。理論上，開展高電光效率雷射（如二氧化碳雷射）加速電子、離子，高效驅動快點火核聚變的機理研究；探討級聯的光壓整體加速；研究質子束驅動尾波加速質子、雷射加速電子產生X、伽馬射線等新型機制與套用方案。
結題摘要
項目利用超強超短雷射進行物理研究。主要研究內容包括，（1）超強雷射產生大電量達高能電子束，並利用電子束轟擊金靶，實驗上觀測到正電子。（2）超強雷射作用於固體靶，進行靶後鞘層離子加速，提高離子能量和雷射能量轉換效率，質子能量達到20 MeV以上，初步實現靶後鞘層級聯加速。拍攝到質子束對電漿的清晰成像。（3）對超強雷射脈衝的新物理進行，包括級聯加速新方法，加速新機制，產生高亮度X射線、伽馬射線的新方案等。主要研究結果包括雷射驅動產生大電子電荷量，並成功觀測到了正電子，正電子實驗結果入選2016年“兩院院士評選中國十大科技進展新聞”。質子最高能量已超過50MeV, 並成功進行了質子成像實驗，質子加速的新機制研究也取得進展。截至目前共發表學術論文53篇，其中包括PRL論文8篇，Nature communications 1篇，Scientific Reports論文4篇。
