科学家首次实现相对论“涡旋刀”

(记者黄鑫)中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室(以下简称上海光学精密机械研究所)徐志展院士在超强超短激光驱动新型光镊操纵粒子束的研究方面取得了重要进展。在三维粒子模拟中，首次利用相对论性圆偏振拉盖尔-高斯激光实现了一种新型的光镊——相对论性“涡旋刀”，产生了空间周期电子团簇。研究结果最近发表在《物理评论快报》上。

研究人员利用相对论性圆偏振拉盖尔-高斯激光(自旋角动量为-1)将弱光领域的传统“光镊”直接扩展到相对论性激光领域，并产生了一种新型光镊——相对论性“涡旋刀”，试图重新定义传统“光镊”领域的新的相对论参数。

发现相对论性涡旋切割器(电场)可以在每个激光周期中会聚和发散，从而驱动周期性电子团簇的产生。研究中提出的单粒子模型较好地解释了模拟实验中电子团簇的形成，并发现涡旋刀操纵电子的行为取决于激光中的轨道角动量参数和自旋角动量参数。

论文第一作者、上海光学研究所副研究员王文鹏在接受《中国科学报》采访时表示，相对论性“涡刀”驱动粒子束具有高电荷量和高准直性的特点，易于控制和获得高质量的束流，这对于粒子加速、超快电子衍射、超快电子成像、加速器粒子注入、惯性约束聚变快发射、太赫兹和X射线辐射源产生等应用具有重要意义。

本文的评论者对研究结果给予了高度评价:“通过激光与固体靶的相互作用，作者发现了一个新现象:在相互作用过程中产生了准直电子射流，利用‘涡刀’新技术可以将电子射流切割成超短电子团簇。这种电子簇在产生相干辐射源等方面具有潜力

相关论文资料:https://journals . APS . org/PRL/abstract/10.1103/phys revlet . 122.024801

中国科学新闻(2019-01-31，第一版集锦)