在徐至展院士、李儒新研究員的領導下，科研人員使用200400太瓦的超強超短激光脈沖，轟擊厚度僅40納米的薄膜靶，成功獲得極高品質的準單能質子束，質子能譜峰能量高達9兆電子伏特（MeV），峰值流強高達3×1012質子/兆電子伏特/立體角（protons/MeV/sr）。專殺癌細胞的激光質子刀所要求的三大條件——能量高、準單能、流強大，它統統都做到了！

 

　　據介紹，基于傳統加速器的質子刀腫瘤治療在國內外都已取得很大進展——如上海市質子重離子醫院，臨床效果非常好，但是治療費用十分昂貴，普及起來難度很高。“激光驅動的質子刀，加速梯度可以提高1000-10000倍，無疑有助于大大縮小加速器規模，大大減少治療費用。”

 

　　然而，如此“能干”的激光質子刀，方案誕生已近20年，也取得了諸多理論和實驗進展，但距離應用始終“差了一口氣”。緣何如此困難重重？張輝解釋說，主要是因為腫瘤治療對質子束的品質要求非常嚴苛，這把“刀”既要“鋒利”（能量高），又得“純凈”（準單能），還需“寬刃”（流強大）。此次獲得的9MeV質子束，可殺死淺層腫瘤，也就是近皮膚的癌細胞。如需消滅人體深處的癌細胞，估計需要100 MeV量級的質子束。“重要的是，我們開發了用激光器獲取高品質質子束的機制。”目前，上海超強超短激光實驗裝置（SULF）正在建設中。“待SULF明年建成投入使用后，利用SULF輸出的激光脈沖就可以獲得100 MeV量級的高品質高能質子束了。”