四川
10月2日，日本大阪大学团队在《理论物理与实验物理进展》发了个结果：一束长脉冲激光打在石墨烯上，把质子加速到132兆电子伏，接近光速一半。这是激光驱动质子加速的最高能量纪录。
医院里的质子加速器，用电磁场把粒子一圈圈推着跑，越跑越快。机器动辄几百米、几公里，造价吓人。
激光加速换了个思路：超强激光打在一个极薄靶上，瞬间把靶打成等离子体，也就是带电的“粒子汤”。汤里产生极强电场，像浪头一样推着质子跑。质子趴在浪上冲浪，一眨眼就到极高速度。
以前卡在一个麻烦上。高能激光脉冲前面，总先跟来一个“预备脉冲”，劲儿不大，但足够把靶提前打碎。靶碎了，主脉冲扑空。
大阪大学这次换材料，用石墨烯。只有一个原子层薄，却异常结实。预备脉冲打上来，它扛住了，撑到主脉冲到达。主脉冲轰上去，产生移动电场，质子踩着浪冲出去。
以前冲浪板是泡沫做的，浪没到就碎了。这次换成钢板，浪来了不但没碎，还能一直踩着浪往前冲。
还有个关键细节：高能质子非常稀少。探测器拍几百万张图，可能只有几张能拍到。
这背后，是一场打了二十多年的全球竞赛。传统加速器越做越大。欧洲核子研究中心的对撞机27公里长，已经到工程极限。科学家想找新路，把加速器从“足球场大小”变成“桌子大小”。
美国偏重电子。劳伦斯伯克利、密歇根大学都在搞激光等离子体加速，但质子不是最优先。
欧洲走得更系统。德国、法国、英国分头攻激光离子加速难题，欧盟还在罗马尼亚、捷克、匈牙利建了三个激光平台，想往应用端推。
日本这次走“长脉冲”路线。大多数团队用超短脉冲，追求瞬间爆发力。大阪大学反过来，用相对长的脉冲，让加速过程持续更久，质子冲浪时间更长，能量就上去了。别人追求一拳打飞，他们研究推着跑更远。
中国走到哪了？激光驱动电子加速，中国是实打实的世界第一梯队。上海交大张杰院士团队、中科院物理所、上海光机所都做出过世界级成果。上海光机所“羲和”装置达到10拍瓦级别，全球数得着。
但激光驱动质子加速，坦白说，我们和日本这次的结果有差距。132兆电子伏，国内公开报道的同类实验还没达到。中科院物理所、北京大学、中国工程物理研究院都在做，有进展，整体还在追。
差距主要在石墨烯靶和长脉冲路线的系统积累。大面积、无缺陷的悬浮石墨烯靶，国内能做，但稳定性和重复性还要提升。
不过不用妄自菲薄。这个方向离实用还远。现在的领先是实验室领先，不是产业领先。谁先把稳定性、重复性、可调性做出来，谁才是最后赢家。中国在激光装置上投入巨大。神光系列、羲和装置、大连相干光源，给我们提供了别人没有的实验条件。方向对、投入够，追赶不会慢。
这件事真正让人在意的地方，是医院。
激光加速质子如果真能做到台式化，最先改变的可能不是物理研究，而是癌症治疗。现在一台质子治疗设备几个亿，要专门盖楼。激光加速如果能替代传统加速器，成本能降一个数量级，普通医院也装得起。
再往远看，材料改性、空间辐射模拟、航天推进，都有想象空间。
但最根本的变化是：人类加速粒子，正在从“把机器越做越大”，转向“把加速做得越来越巧”。大不是本事，巧才是。日本这次冲了一浪，中国在别的浪头上已经站稳。下一个浪头，看谁先踩上去。
— 感谢阅读 · 欢迎点赞关注 · 小编 —
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
