最近，中国科学院物理研究所光物理实验室的盛政明研究员和日本大阪大学研究人员合作，在强场物理研究中取得新进展，他们研究了MeV高能质子产生，发现炭丝对高能质子的发射也有引导作用。相关结果发表在美国《物理评论快报》上(Phys. Rev. Lett. 96, 084802 (2006))。

    据悉，在强激光与物质相互作用中，产生的高能粒子方向的控制对快点火聚变、新型粒子加速、新型辐射源等应用是至关重要的。2004年，日本大阪大学的研究人员及国际合作者提出了利用细的炭丝来引导强激光作用所产生的巨电流密度高能电子的方法，将炭丝连接于受激光辐照的锥状靶(形成“锥丝”组合靶)，结果产生的大量高能电子传入炭丝靶后以很小的发散角出射。

    近年来，盛政明研究员和日本大阪大学该研究组合作，研究了其中的MeV高能质子产生，发现炭丝对高能质子的发射也有引导作用。如果将炭丝靶指向偏离入射光轴某个角度，高能质子发射方向也将偏离同样的角度。研究表明，当拍瓦(1015瓦)激光束作用于连接炭丝靶的锥靶时，首先产生了大量的高能电子。这些高能电子穿过锥靶顶部后进入炭丝，然后将炭丝熔化成热等离子体。在这个过程中，锥靶的顶部和炭丝表面能够产生超强的电场。这个电场将吸附在锥靶和炭丝靶表面的含氢杂质电离，并把质子加速到近10MeV的能量。利用所产生的特别的质子角分布图和能谱，他们推算出这个加速电场峰值达到近5×1012V/m。数值模拟也与实验吻合。这个结果对通过靶的设计来认识强激光与物质作用中的大通量高能粒子输运等高能密度物理现象具有重要启示。

    该项目得到国家自然科学基金委和国家高技术惯性约束核聚变主题的支持。