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我院激光研究團隊科研成果榮獲上海市自然科學一等獎

近期,上海交通大學物理與天文學院和中科院物理研究所組成的聯合研究團隊由于他們在激光尾波場驅動的電子加速和輻射機制研究方面的成果,榮獲了2018年度上海市自然科學一等獎。

超短強激光脈沖在等離子體中激發出的大幅尾波場可以承載比傳統射頻加速結構高出3個量級的加速梯度,極具潛力用于建造新一代緊湊型加速器和輻射源裝置。經過近40年的發展,該領域在尾波場激發、電子加速和輻射産生方面已經取得了巨大的進步,在某些方面已接近實用化。美、歐、日等國都于近期啓動了多個長期項目用于該方面的基礎和應用研究。激光尾波加速及輻射要獲得廣泛的高精尖應用,需要解決包括被加速電子束品質提升、高效多頻段輻射産生及控制兩方面的關鍵問題。十余年來上海交通大學和中科院物理研究所構建的激光尾波加速和輻射研究團隊,圍繞這兩個問題開展了系統的研究,産生了重要國際影響。主要的創新點有:

1.提出了基于高價原子離化的電子注入機制,爲實現穩定的高品質電子加速提供了解決方案,電子束能散和發射度分別比已有方案降低一個數量級。離化注入機制已經被國內外大量實驗所證實,該機制已成爲等離子體加速中控制電子注入最有效的方案之一。

2.提出了模式轉換機制,利用激光尾波産生從太赫茲到X射線頻段的高效輻射;提出新等離子體密度構型,可産生阿秒電子層注入及阿秒電磁脈沖輻射;提出了多次電子注入,並實驗驗證了同時實現高品質電子加速和高亮度X射線輻射。

这些工作为激光尾波场驱动的电子加速和辐射机制研究提供了新颖的解决方案和思路,得到国际同行的广泛引用和高度评价。相关成果被Nature Physics, Physical Review Letters等本领域顶级期刊多次引用,四次入选中国光学年度重要成果。项目成员在有关该领域重要国际会议上做邀请报告50多次;在有关激光尾场加速方面共发表SCI、EI论文40余篇;出版学术专著2部;授权专利四项。项目研究成果应用于国内和欧盟的粒子加速和辐射重大研究平台建设。

项目成员荣获2018年度香港求是基金会杰出科技成就集体奖;第一完成人盛政明教授荣获2007年度长江学者奖励计划、2007年度中国物理学会饶毓泰物理奖,2016年度海外华人物理与天文学会亚洲成就奖等,并入选美国APS-FELLOW,和英国IOP-FELLOW;本项目已培养国家青年千人计划获得者3名,德国洪堡学者4名,IUPAP青年科学家奖1名,蔡诗东等离子体物理奖8名,以及光学学会研究生王大珩光学奖3名,大大促进了本领域国内年轻人才的培养。本项目组在2006 年发起首届亚洲激光等离子体加速和辐射暑期学校,先后在中国、日本、韩国、中国台湾等地举办,迄今已经举办了7 届,推动了亚洲各国在这个领域的研究和人才培養。项目组还于2011 年第一次在中国举办了激光加速方面的重要国际研讨会LPAW,推动了国内在这个领域的研究。