深技大科研团队发现超短时空尺度下的电子束输运新机制

首次揭示电子束输运新机制

在物理学领域中，相对论电子束在固体密度等离子体中的输运问题是强激光与物质相互作用研究中的难点问题，也是天体高能宇宙射线、新型粒子加速器、阿秒脉冲X射线、太赫兹、激光核聚变等应用研究领域的重要前沿科学问题。近十几年来，相对论电子束输运问题引起了国内外研究人员的广泛关注，也获得了许多新结果，但相对论电子束流输运的微观物理机理仍然未完全清楚。

深圳技术大学高能量密度物理研究团队自成立以来，一直从事强激光相关的基础及应用研究，针对其中的核心物理规律问题进行了长期的探索研究。团队基于学校先进材料测试技术研究中心的六百万亿次/秒超算仿真模拟平台，从输运理论、相对论粒子模拟、全电磁粒子-流体混合模拟出发，系统研究了束横向尺寸为趋肤深度量级（远小于0.1微米）的相对论电流细丝在固体密度等离子体中的演化物理过程。经过团队反复摸索和尝试，成功建立了电流细丝的输运理论，发现在自生强静电场的调制作用下，电流细丝在数飞秒内演化为纳米尺度的微束团结构，首次从微观动理学角度揭示了超短时空尺度下的电子束输运新机制。

图｜每秒六百万亿次计算速度的超算仿真实验室

成果在物理顶级期刊《物理评论快报》上发表

这项研究发现了相对论电子束流在稠密等离子体中输运的新物理机制，填补了微电子束输运理论方面的空白，是团队在该研究领域上的突破和创新，为同领域研究人员提供了新的研究思路和方向。相关研究成果对激光惯性约束核聚变、激光加速器、阿秒脉冲X射线、太赫兹等应用具有重要意义，同时有望催生新的应用方向，如材料超快加热等。

图｜由于等离子体自生强静电场的调制作用，相对论电流细丝在稠密等离子体中演化为纳米尺度的微束团结构

2021年，这项研究成果发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters），杂志审稿专家给予高度评价，认为该成果对理解强激光驱动的相对论电子输运物理机理起到了重要推动作用。论文所有作者均来自我校，第一作者为团队的博士后李然，第一通讯作者为黄太武副教授。

此项研究得到了科技部国家重点研发计划“强激光驱动新型粒子源和辐射源研究”项目、国家自然科学基金项目、深圳市超强激光与先进材料技术重点实验室项目、以及我校高层次人才科研启动项目的资助与支持。

高能量密度物理研究团队介绍

高能量密度物理研究团队是我校先进材料测试技术研究中心成立以来，组建的十个科研团队之一。团队主要依托我校超强激光综合实验平台及超算仿真模拟平台，通过理论模拟与物理实验相结合，致力于掌握激光驱动先进粒子源与辐射源的核心物理规律，理解和认识激光聚变基础物理及实验室天体物理研究中的重要前沿科学问题，推动强激光在高温高压极端条件下物质科学中的重大应用。