科學家利用石墨烯和強激光，打開了通往高效等離子加速器的大門

人們對激光驅動的離子加速進行了研究，以開發一種高效的基于等離子體的加速器，它適用于癌癥治療、核聚變和高能物理。日本大阪大學的研究人員與國家量子科學技術研究所（QST）和神戶大學的研究人員合作，報告了在日本QST的關西光子科學研究所用超強的J-KAREN激光照射世界上最薄和最強的石墨烯，直接進行高能離子加速。他們的研究結果發表在《自然》的《科學報告》上。

眾所周知，在激光離子加速理論中，越薄的靶材需要越高的離子能量。然而，由于強激光的噪聲成分在到達激光脈沖的主峰之前就破壞了目標，所以一直很難直接用極薄的目標體制來加速離子。因此科學家認為，有必要使用等離子體反射鏡，它可以去除噪聲成分，以實現強激光的高效離子加速。

因此，研究人員開發了大面積懸浮石墨烯（LSG）作為激光離子加速的目標。石墨烯被稱為世界上最薄和最強的二維材料，它適合于激光驅動的離子源。

直接照射LSG目標產生MeV質子和碳子，從亞相對論到相對論的激光強度，從低對比度到高對比度的條件，依然顯示了石墨烯的耐久性。

研究的主要作者Yasuhiro Kuramitsu說：“這項研究的成果適用于為癌癥治療、激光核聚變、高能物理和實驗室天體物理學開發高效的激光驅動離子加速器。”

該研究論文題為"Robustness of large-area suspended graphene under interaction with intense laser"，已發表在Scientific Reports期刊上。

前瞻經濟學人APP資訊組

論文原文：https://www.nature.com/articles/s41598-022-06055-4

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