最近，中科院物理所研究员盛政明与北京大学教师颜学庆等人合作，发现了一种新的质子加速机制——稳相加速。该工作发表在近期出版的Physical Review Letters 100, 135003 (2008)上。

    超短强激光脉冲与物质相互作用可以产生极高的加速梯度，由此可以把其中的带电粒子(包括电子和离子)在厘米量级或者更短距离内加速到百兆(100MeV)甚至千兆电子伏(GeV)的能量，实现台面紧凑型粒子加速。这对于很多应用具有重要价值，譬如强流高能质子可以驱动新型“快点火”核聚变、产生高能量密度物质状态、超快成像、肿瘤治疗、医疗同位素产生等。因此，利用超短超强激光与物质相互作用产生高能质子束成为近年来强场物理研究的热点。超短超强激光与薄膜固体靶作用是产生高能质子的有效手段，其主要的物理机制是出现在靶后表面的所谓靶面鞘层加速，该鞘层场是激光在靶前表面产生的大量高能电子穿过靶后产生的。大量实验表明，通过该机制产生的质子束能谱很宽，能量很低，且效率不高。这些特点限制了激光质子源的实用性。

    盛政明研究员与合作者通过采用圆偏振的超强激光与薄膜靶作用，当靶的厚度小于某临界值时(该临界厚度取决于入射激光强度、靶密度和入射激光波长)，就会形成稳相加速。稳相加速存在于整个激光脉冲作用期间，在此过程质子束的能量不断提高，同时在纵向空间产生聚束，由此产生方向性好，能量单色性好的高能质子束。在稳相加速过程，电子被激光推进的前向速度与质子几乎一致，极大减小了库仑场对质子束传输过程造成的相空间扩散，有利于获得高质量强流质子束。和前面提到靶面鞘层加速机制相比，稳相加速产生的质子束具有能量高、效率高、单色性好等优点。这为将来的台面加速器提供了一种可能的方案。

    该项目得到国家自然科学基金委、国家高技术惯性约束核聚变主题和国家基础研究计划(“973”项目)的资助。