首次揭示電子束輸運新機制
在物理學領域中，相對論電子束在固體密度等離子體中的輸運問題是強激光與物質(zhì)相互作用研究中的難點問題，也是天體高能宇宙射線、新型粒子加速器、阿秒脈沖X射線、太赫茲、激光核聚變等應用研究領域的重要前沿科學問題。近十幾年來，相對論電子束輸運問題引起了國內(nèi)外研究人員的廣泛關注，也獲得了許多新結果，但相對論電子束流輸運的微觀物理機理仍然未完全清楚。 深圳技術大學高能量密度物理研究團隊自成立以來，一直從事強激光相關的基礎及應用研究，針對其中的核心物理規(guī)律問題進行了長期的探索研究。團隊基于學校先進材料測試技術研究中心的六百萬億次/秒超算仿真模擬平臺，從輸運理論、相對論粒子模擬、全電磁粒子-流體混合模擬出發(fā)，系統(tǒng)研究了束橫向尺寸為趨膚深度量級（遠小于0.1微米）的相對論電流細絲在固體密度等離子體中的演化物理過程。經(jīng)過團隊反復摸索和嘗試，成功建立了電流細絲的輸運理論，發(fā)現(xiàn)在自生強靜電場的調(diào)制作用下，電流細絲在數(shù)飛秒內(nèi)演化為納米尺度的微束團結構，首次從微觀動理學角度揭示了超短時空尺度下的電子束輸運新機制。 圖｜每秒六百萬億次計算速度的超算仿真實驗室 成果在物理頂級期刊《物理評論快報》上發(fā)表 這項研究發(fā)現(xiàn)了相對論電子束流在稠密等離子體中輸運的新物理機制，填補了微電子束輸運理論方面的空白，是團隊在該研究領域上的突破和創(chuàng)新，為同領域研究人員提供了新的研究思路和方向。相關研究成果對激光慣性約束核聚變、激光加速器、阿秒脈沖X射線、太赫茲等應用具有重要意義，同時有望催生新的應用方向，如材料超快加熱等。 圖｜由于等離子體自生強靜電場的調(diào)制作用，相對論電流細絲在稠密等離子體中演化為納米尺度的微束團結構 2021年，這項研究成果發(fā)表在《物理評論快報》（Physical Review Letters），雜志審稿專家給予高度評價，認為該成果對理解強激光驅(qū)動的相對論電子輸運物理機理起到了重要推動作用。論文所有作者均來自我校，第一作者為團隊的博士后李然，第一通訊作者為黃太武副教授。 此項研究得到了科技部國家重點研發(fā)計劃“強激光驅(qū)動新型粒子源和輻射源研究”項目、國家自然科學基金項目、深圳市超強激光與先進材料技術重點實驗室項目、以及我校高層次人才科研啟動項目的資助與支持。 高能量密度物理研究團隊介紹 高能量密度物理研究團隊是我校先進材料測試技術研究中心成立以來，組建的十個科研團隊之一。團隊主要依托我校超強激光綜合實驗平臺及超算仿真模擬平臺，通過理論模擬與物理實驗相結合，致力于掌握激光驅(qū)動先進粒子源與輻射源的核心物理規(guī)律，理解和認識激光聚變基礎物理及實驗室天體物理研究中的重要前沿科學問題，推動強激光在高溫高壓極端條件下物質(zhì)科學中的重大應用。 圖｜先進材料測試技術研究中心科研團隊 未來，團隊將基于我校超強激光綜合實驗平臺，與國內(nèi)外優(yōu)勢單位緊密合作，瞄準深圳市的激光制造業(yè)、生物醫(yī)藥業(yè)、半導體制造業(yè)、精密儀器設備產(chǎn)業(yè)等的技術發(fā)展提升需求，在高能量密度物理基礎研究與應用基礎研究方面開展具有重大影響的前瞻性、原創(chuàng)性、顛覆性的創(chuàng)新研究。
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