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1、激光加速粒子专题编者的话用激光加速带电粒子这个设想早在激光发明的初期就已经提出来了.由于激光场是横场,这个电场不能在激光传播方向充分地加速带电粒子.如果在波的传播方向有一个强电场,同时这个波具有接近真空中光速的相速度,那么有可能直接用来加速电子至极高的能量.在等离子体中存在这样的波,就是电子等离子体波.用电子等离子体波来加速电子的设想是在1979年由TajimaT和DawsonJM提出的.由于等离子体波的电场强度可以达到100GV/m,因此将具有一定初始能量的电子注入到等离子体波后,有可能把电子加速到很高的能量.随后有很多实验研究,基本证实
2、了存在这种加速机制.在十多年前,采用啁啾脉冲放大技术获得超短强激光脉冲后,人们发现产生大振幅等离子体波变得更容易,实验上获得的加速电子能量也逐渐增大.早期实验发现这些加速电子通常有很宽的能谱,不适合于实际应用.2004年,有3个实验室独立实现用等离子体波加速产生准单能的能量在100MeV左右的电子束,使得激光等离子体加速成为非常热门的研究课题.产生超过GeV能量的电子束正是目前很多实验室在尝试的工作.在这个背景下,2006年8月7—11日,在中国科学院物理研究所举办了首届“亚洲激光等离子体加速和辐射源暑期学校”.本次暑期学校邀请了来自美国、
3、欧洲、亚洲的在本领域15位科学家就这个领域的物理问题、研究进展、以及相关课题研究进行系列演讲.这些科学家在这个领域都取得过重要成就(有关本次暑期学校的更多信息可以从下面网页获得:http://highfield.iphy.ac.cn/SummerSchool.htm).为了进一步让更多的人了解这个领域的发展,我们邀请国内从事这个领域研究的有关专家撰写4篇评述文章,系统介绍国内外在这个领域的研究进展.文章题目分别为:(1)台面型电子加速器———激光尾波场加速器;(2)激光尾波场加速中的准单能电子束的产生;(3)激光在真空中加速电子;(4)超强
4、激光脉冲与等离子体相互作用中高能离子的产生.本期先刊登第一、二篇,下期刊登第三、四篇.希望通过这些文章介绍使读者对激光加速粒子有一个较全面的认识.(中国科学院物理研究所盛政明)3第一讲台面型电子加速器———激光尾波场加速器•陈民盛政明马燕云张杰(中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室北京100080)摘要近年来,随着超短超强激光脉冲技术的发展,利用超短超强激光在等离子体中激发出的高强度尾波场来实现电子加速的方案也取得了巨大进展.相对于传统的射频腔加速器,这种新型的加速器由于以等离子体为介质,可以突破传统加速器中加速梯度小于100MV/
5、m的限制,其加速梯度可以达到100GV/m.电子在这样的加速场下,在厘米量级的距离内就可以获得GeV的能量.随着台面型超短超强激光器的发展,新一代实用化的台面型电子加速器有望在不远的将来得以实现.文章将从理论和实验上对激光尾波场加速中的尾波激发、电子注入、距离延长三个方面加以介绍,同时给出国内在这些方面的一些研究进展.关键词等离子体,激光尾波场,电子注入,电子加速,等离子体通道Atabletopaccelerator———thelaserwakefieldaccelerator•CHENMinSHENGZheng2MingMAYan2Yun
6、ZHANGJie(InstituteofPhysics,ChineseAcademyofSciences,BeijingNationalLaboratoryforCondensedMatterPhysics,Beijing100080,China)AbstractsWiththedevelopmentofchirpedpulsetechnologyinrecentyearssignificantprogresshasalsobeenachievedinlaserwakefieldaccelerators.Comparedwithtradit
7、ionalrf-cavityschemesitsaccelerationgradientristhreeordersofmagnitudelarger,ashighas100GeV/m.Undersuchconditionselectronscanbeacceleratedtoo23国家自然科学基金(批准号:10335020)、国家杰出青年科学基金(批准号:10425416)、国家高技术研究发展计划和中国科学院知识创新工程资助项目2006-07-21收到初稿,2006-09-18收到修改稿•通讯联系人.Email:zmsheng@aphy.
8、iphy.ac.cn·1016·http:PPwww.wuli.ac.cn物理©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishing
