作為2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的主題，啁啾脈沖放大技術(shù)是一種提高激光器中激光脈沖強(qiáng)度的技術(shù)。隨著下一代激光設(shè)施希望將光束功率提高到10皮瓦特，物理學(xué)家們期待著研究等離子體的新時(shí)代的到來(lái)。

研究人員發(fā)布了一項(xiàng)研究報(bào)告，盤點(diǎn)了即將到來(lái)的高功率激光能力將教會(huì)我們什么是受強(qiáng)場(chǎng)量子電動(dòng)力學(xué)(QED)過(guò)程影響的相對(duì)論等離子體。此外，提出了進(jìn)一步探索這些新現(xiàn)象的新研究設(shè)計(jì)。

文章發(fā)表在《等離子體物理學(xué)》（Physics of Plasmas）上，介紹了超臨界場(chǎng)中相對(duì)論等離子體的物理學(xué)，討論了該領(lǐng)域的現(xiàn)狀，并概述了最近的發(fā)展。它還強(qiáng)調(diào)了未來(lái)幾年內(nèi)可能會(huì)主導(dǎo)該領(lǐng)域工作的人關(guān)注的開(kāi)放性問(wèn)題和話題。

強(qiáng)場(chǎng)QED是粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型中研究較少的一個(gè)角落，由于加速器環(huán)境中缺乏強(qiáng)電磁場(chǎng)，因此在大型對(duì)撞機(jī)設(shè)施，如SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室或歐洲核研究組織CERN等，還沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行過(guò)研究。利用高強(qiáng)度激光器，研究人員可以利用強(qiáng)場(chǎng)，在伽馬射線發(fā)射和電子-正電子對(duì)產(chǎn)生等現(xiàn)象中觀察到了強(qiáng)場(chǎng)。

該研究小組探討了這些發(fā)現(xiàn)如何可能導(dǎo)致基礎(chǔ)物理學(xué)研究以及高能離子、電子、正電子和光子源的開(kāi)發(fā)方面的進(jìn)展。這些發(fā)現(xiàn)將對(duì)擴(kuò)展目前許多類型的掃描技術(shù)至關(guān)重要，從材料科學(xué)研究到醫(yī)學(xué)放射治療，再到用于國(guó)土安全和工業(yè)的下一代射線照相技術(shù)。

QED過(guò)程將產(chǎn)生戲劇性的新的等離子體物理現(xiàn)象，如從近真空中產(chǎn)生致密的電子-正電子對(duì)等離子體，QED過(guò)程完全吸收激光能量，或停止超相對(duì)論電子束，可以通過(guò)激光的發(fā)散度穿透一厘米的鉛球。

"這些新的等離子體物理現(xiàn)象可能轉(zhuǎn)化出什么樣的新技術(shù)，很大程度上是未知的，尤其是QED等離子體領(lǐng)域本身就是物理學(xué)上的一種未知領(lǐng)域。"作者Peng Zhang說(shuō)。"在現(xiàn)階段，還缺乏足夠的理論認(rèn)識(shí)。"

課題組希望這篇論文能夠幫助更多的研究者關(guān)注到QED等離子體這個(gè)令人興奮的新領(lǐng)域。論文標(biāo)題為《Relativistic plasma physics in supercritical fields》。