首次揭示電子束輸運(yùn)新機(jī)制
在物理學(xué)領(lǐng)域中，相對論電子束在固體密度等離子體中的輸運(yùn)問題是強(qiáng)激光與物質(zhì)相互作用研究中的難點(diǎn)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(yīng)用研究領(lǐng)域的重要前沿科學(xué)問題。近十幾年來，相對論電子束輸運(yùn)問題引起了國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注，也獲得了許多新結(jié)果，但相對論電子束流輸運(yùn)的微觀物理機(jī)理仍然未完全清楚。 深圳技術(shù)大學(xué)高能量密度物理研究團(tuán)隊(duì)自成立以來，一直從事強(qiáng)激光相關(guān)的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究，針對其中的核心物理規(guī)律問題進(jìn)行了長期的探索研究。團(tuán)隊(duì)基于學(xué)校先進(jìn)材料測試技術(shù)研究中心的六百萬億次/秒超算仿真模擬平臺(tái)，從輸運(yùn)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(yuǎn)小于0.1微米）的相對論電流細(xì)絲在固體密度等離子體中的演化物理過程。經(jīng)過團(tuán)隊(duì)反復(fù)摸索和嘗試，成功建立了電流細(xì)絲的輸運(yùn)理論，發(fā)現(xiàn)在自生強(qiáng)靜電場的調(diào)制作用下，電流細(xì)絲在數(shù)飛秒內(nèi)演化為納米尺度的微束團(tuán)結(jié)構(gòu)，首次從微觀動(dòng)理學(xué)角度揭示了超短時(shí)空尺度下的電子束輸運(yùn)新機(jī)制。 圖｜每秒六百萬億次計(jì)算速度的超算仿真實(shí)驗(yàn)室 成果在物理頂級期刊《物理評論快報(bào)》上發(fā)表 這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了相對論電子束流在稠密等離子體中輸運(yùn)的新物理機(jī)制，填補(bǔ)了微電子束輸運(yùn)理論方面的空白，是團(tuán)隊(duì)在該研究領(lǐng)域上的突破和創(chuàng)新，為同領(lǐng)域研究人員提供了新的研究思路和方向。相關(guān)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(yīng)用具有重要意義，同時(shí)有望催生新的應(yīng)用方向，如材料超快加熱等。 圖｜由于等離子體自生強(qiáng)靜電場的調(diào)制作用，相對論電流細(xì)絲在稠密等離子體中演化為納米尺度的微束團(tuán)結(jié)構(gòu) 2021年，這項(xiàng)研究成果發(fā)表在《物理評論快報(bào)》（Physical Review Letters），雜志審稿專家給予高度評價(jià)，認(rèn)為該成果對理解強(qiáng)激光驅(qū)動(dòng)的相對論電子輸運(yùn)物理機(jī)理起到了重要推動(dòng)作用。論文所有作者均來自我校，第一作者為團(tuán)隊(duì)的博士后李然，第一通訊作者為黃太武副教授。 此項(xiàng)研究得到了科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“強(qiáng)激光驅(qū)動(dòng)新型粒子源和輻射源研究”項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、深圳市超強(qiáng)激光與先進(jìn)材料技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、以及我校高層次人才科研啟動(dòng)項(xiàng)目的資助與支持。 高能量密度物理研究團(tuán)隊(duì)介紹 高能量密度物理研究團(tuán)隊(duì)是我校先進(jìn)材料測試技術(shù)研究中心成立以來，組建的十個(gè)科研團(tuán)隊(duì)之一。團(tuán)隊(duì)主要依托我校超強(qiáng)激光綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及超算仿真模擬平臺(tái)，通過理論模擬與物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，致力于掌握激光驅(qū)動(dòng)先進(jìn)粒子源與輻射源的核心物理規(guī)律，理解和認(rèn)識(shí)激光聚變基礎(chǔ)物理及實(shí)驗(yàn)室天體物理研究中的重要前沿科學(xué)問題，推動(dòng)強(qiáng)激光在高溫高壓極端條件下物質(zhì)科學(xué)中的重大應(yīng)用。 圖｜先進(jìn)材料測試技術(shù)研究中心科研團(tuán)隊(duì) 未來，團(tuán)隊(duì)將基于我校超強(qiáng)激光綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，與國內(nèi)外優(yōu)勢單位緊密合作，瞄準(zhǔn)深圳市的激光制造業(yè)、生物醫(yī)藥業(yè)、半導(dǎo)體制造業(yè)、精密儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)等的技術(shù)發(fā)展提升需求，在高能量密度物理基礎(chǔ)研究與應(yīng)用基礎(chǔ)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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