现在世界上最大的环形加速器LHC在欧洲核子研究组织（CERN），周长27公里。在这个装置上也获得了很多极其重要的科学成果，比如找到了“上帝粒子“——希格斯玻色子，它是粒子物理标准模型的一块很重要的基石。

中国的第一台激光器是王之江老师1961年在长春做的。它与美国的第一台激光装置有差别。虽然他们利用的方法有所不同，但基本原理类似。中国的这一台装置在原理设计上面能够提供更高的效率。

我们今天的激光器发展到了什么样的程度呢？如下图所示。其中右列的第五个装置就是我们的“羲和”装置。 

1960年第一台激光器发明之后，它的功率是瓦级，甚至没有达到我们日常照明灯光的功率。而现在我们达到了十个拍瓦（万万亿瓦）。当然，欧洲、美国、英国的国际同行也在建设一些类似的装置，大家都在朝着更高的峰值功率这个目标迈进。

激光装置相对加速器而言，体积小一些，它的能量密度更高，可以在更小的时间、空间把能量提高到更高的量级。如果两种技术相结合的话，就有可能把几十公里大的加速器做得比较小巧，当然这是未来的一个目标。

我们可以在地图上看到，除了激光、加速器以外，还有一些结合两者优势的装置都在我们的附近。

上海光源通过转圈的方式把电子加速到30亿的电子伏特；已经建成的“羲和一号”达到了万万亿瓦的峰值功率。我们正在建结合激光和加速器的一个装置，就是图中红颜色的部分。这个装置可以让电子在1.4公里的长度内达到80亿电子伏特，然后让它发出光。

未来我们的“羲和二号”比目前的“羲和”性能高十倍，功率能跟100个太阳相比。“羲和二号”装置在图中也可以看到。未来两个光源的相互作用能够提供科学发现的机会。“羲和”这样一个装置可以提供前所未有的极高的能量密度。这么短的时间空间窗口里面，它创造的电场强度、磁场强度还有光的压力等物理条件都是其他手段所不能提供的。因此，它带来了很多基础研究、科学发现的机遇。

现在“羲和一号”已经建成了，今年（指2021年）就开始对外开放，有很多好想法的科学家就可以利用这个装置来做实验。

激光器、加速器强强联合

现在我们来讲一讲加速器和激光两个领域的关系。一个足够强的激光器会给我们加速器带来什么发展机遇？基于高功率激光的高能粒子加速器是不是可行的？

刚才已经提到，我们传统的加速器利用电场加速带电粒子。为了让粒子获得大的动能的同时避免介质击穿的问题，就必须拉开长度，一级一级慢慢地加速带电粒子。而用激光加速粒子却不用担心介质击穿，因为激光拥有这么高的电场强度，它的介质本身就不是空气而是一种等离子体。它本身就是电离的，所以它不怕电离，可以承受很高的电场强度。理论上，激光能够把加速器的尺寸缩小3个数量级。这是一个很大的技术进步。当然，还需要把激光做得更加稳定可靠，还需要进一步的发展。 

激光加速概念最早是科学家T. Tajima跟他的老师J. M. Dawson于1979年在加州大学洛杉矶分校提出的。

激光驱动等离子体尾波场加速这个想法诞生以后，那时还没有那么强的激光器。直到大概 1985年，激光领域才诞生新方法来产生所需要的这么强的激光。

一个想法诞生以后，往往需要长时间的优化和技术积累才能够变成现实。2018年诺贝尔物理学奖的获奖者穆鲁（Gerard Mourou）和斯特里克兰（Donna Strickland）在1985年提出了一种方法，这种方法能够非常巧妙地去解决产生强激光时材料的破坏问题。因此这一突破使得激光的功率很快速提升。但是即使是这么好的想法，也经过了将近20年的发展，才真正的用于制造超强激光装置。