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先写摘要，摘要里说你得到了什么实验结论，
或者你提出了一个什么新理论，没有新结论也没有新理论，
那你就写的是篇综述或者进展。
nature，science
复旦大学马余刚院士团队在激光核物理领域获得重要进展。2022年1月31日，一项飞秒强激光核物理领域的研究成果，以「飞秒泵浦时抖动电子与离子库伦碰撞所产生的同质异能态」（Femtosecond Pumping of Nuclear Isomeric States by the Coulomb Collision of Ions with Quivering Electrons ） 为题，在《物理评论快报》（PHYSICAL REVIEW LETTERS 128, 052501 (2022) ；doi://10.1103/PhysRevLett.128.052501 ）上发表。论文由上海交通大学张杰院士团队与复旦大学马余刚院士团队合作完成，陈黎明和符长波是论文通讯作者，冯杰为论文的第一作者。
近年来随着强激光技术的发展，强激光驱动下与原子核相关的物理过程引起越来越多的重视。原子核同质异能态，即处在亚稳态的核素，由于其核结构理论的研究价值以及潜在的应用价值，一直以来是核物理研究的重要课题。超短的飞秒脉冲强激光，由于其能量在时间和空间维度上高度集中，有望形成超高电荷密度的加速以获得传统加速器无法比拟的超高的产生率，激发产生同质异能态。这将对核结构、医学射线成像、原子核时钟、伽马激光器、天体核合成等领域产生重要推动作用。
在该文中，合作团队报道了首次从实验上观测到了飞秒激光驱动产生的同质异能态。团队利用一台百太瓦级桌面型激光器为驱动源，观测到了Kr83核素的同质异能态（其能级为42keV，寿命为1.83小时）。其峰值产生效率达2.34E15 p/s，超出传统加速器所能达到的峰值产生率数个量级。理论分析表明，近固体密度的电子在强激光场和团簇等离子体共同作用下会多次往返抖动形成共振，增加电子与原子核的相互作用机会，进而大幅提高了同质异能素的产额。理论分析同时表明，该实验条件下的同质异能态可能主要来自于库伦激发机制，但不排除另外一种重要激发机制NEEC的存在。NEEC，即电子俘获核激发（Nuclear Excitation by Electron Capture），是原子核内转换（Internal Conversion）的逆过程，实验上尽管经过数十年的寻找，但仍没确切被证实。
此外马余刚团队近期也受邀发表了综述文章，其题为「New Opportunities for Nuclear and Atomic Physics in Femto-to-Nanometer Scale with Ultra-Intensity Lasers」【Matter and Radiation at Extremes 7, 024201 (2022); 】。文章综述了目前存在于原子和原子核尺度之间（也就是纳米和飞米尺度之间）的一些物理困惑，包括: 质子电荷半径、中子寿命、深度狄拉克态（Deep Dirac Level）等；并 探索 了利用强激光研究此尺度范围问题的可能途径，包括NEEC、电子桥（Electron Bridge）等。文章以「编辑推荐」的方式发表，并获得了AZO Optics的报道推荐（）。该文章由符长波、张国强、马余刚共同执笔完成。
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核物理是研究射线束的产生、探测和分析技术;以及同核能、核技术应用有关的物理问题。下面我给大家分享一些核物理学术论文，大家快来跟我一起欣赏吧。
激光核物理
摘 要 在最近十年,激光技术有了长足的进展,激光的强度超过了1022W/cm2, 激光的电场达到~4×1012V/cm.当这种高强度的激光照射在靶上时,可以产生许多由激光产生的核反应现象.在这篇 文章 中,作者回顾了这一领域的 研究 进展,并对在不远的未来激光产生 电子 ?质子?中子?X射线和正电子 发展 的潜力进行了一些讨论.
关键词 啁啾脉冲放大,粒子云,正电子发射层析术,库仑爆炸
1 什么是
最近十年中,激光技术有了显著的进展,激光强度已超过1022W/cm2,激光的电场强度达到3.8×1012V/cm,比氢原子中电子玻尔轨道上的库仑场大759倍,相当于在原子大小上相应加上约40kV的电压,在原子核大小上相应加上约0.38V的电压,在这种很强的电场作用下,所有的原子都会在极短的时间内被电离,产生从几个MeV到几百MeV的质子,几十MeV到GeV的电子和其他粒子,以及韧致辐射和中子,这些粒子可以产生核反应,打开了核物理以及非线性相对论光学研究的新领域[1—3].
在今后的十年中,激光强度可能会提高到1026—1028W/cm2,这样高强度的激光可以将粒子加速到1012—1015eV,并将成为研究粒子物理?引力物理?非线性场论?超高压物理?天体物理和宇宙线研究中的一个有力工具[1].
超高功率超短脉冲激光技术的发展,在实验室中创造了前所未有的极端物态条件,如高电场?强磁场?高能量密度?高光压和高的电子抖动能量?高的电子加速度,这种极端的物理条件, 目前 只有在核爆中心?恒星内部?星洞边缘才能存在,在它和物质的相互作用中,产生了高度的非线性和相对论效应,产生了崭新的物 理学 领域,也为多个交叉学科前沿研究领域带来了 历史 性的机遇和拓展的空间.
2 国内外研究现状
当前国际上已经在一些实验室中建立了几十TW到几个PW的激光系统,在上世纪80年代中期,以前激光的强度长期停留在1014W/cm2左右,这是由于非线性吸收效应随着激光强度的增加而迅速增强,在80年代中期之后,由于采用了啁啾脉冲放大技术(chirped pulse amplification, CPA),激光强度提高了6—7个数量级,在CPA技术中,一个飞秒或皮秒的脉冲通过色散的光栅对在时间尺度将它展宽了3—4个数量级,这样就避免了放大器的饱和以及在很高强度时由于非线性效应产生的光学放大器件的损伤,在经过放大以后,再由另一光栅对将脉冲宽度压缩回到飞秒或皮秒宽度,以获得1019W/cm2到1022W/cm2的靶上功率密度.CPA超短脉冲TW的激光装置在法国光学 应用 研究所?瑞典Lund大学?德国Mark-Plank研究所?德国Jena大学?日本JAERI和 中国 工程物理研究院?中科院上海光学精密机械研究所?中科院物理研究所?中国原子能 科学 研究院等都建有.日本原子能研究所采用变形镜和CPA相结合的技术,运用低f值的抛物面镜,将激光聚焦于1μm的斑点,可以进一步提高焦斑上的功率密度,但是由于放大介质的单位面积上的饱和能量通量和光学元件的损伤阈值的限制,单位面积上最大的光强度?I??th?=hν3σΔν?ac2?,这个数值约为10?23?W/cm2.美国LLNL正在计划建造10?18?W(exawatt)和10?21?W(zettawatt)的激光装置,以期获得1026W/cm2 —1028W/cm2的靶上功率密度.
高强度的激光可以引起许多核反应,当激光强度I>10?18?W/cm2时,在激光电场做抖动的电子能量达到0.511MeV,产生了相对论等离子体.运用强激光在等离子体中产生的尾场去加速电子,如用一台紧凑型的重复频率的激光器可以产生200MeV的电子.这种激光等离子体型的加速器具有比通常电子加速器高出1000倍的加速梯度,即达到GV/m.运用高强度?单次脉冲的激光也获得了100MeV的电子,并测量到它的韧致辐射.超短超强激光还可以产生质子束,并开始运用这些质子束产生正电子发射层析术(positron emission tomography,PET)所需要的短寿命的正电子放射源,一种用激光来产生的小型化的和 经济 的质子产生器有望在未来用于质子治癌.运用超短超强激光直接产生正电子已在英国卢瑟福实验室开展,他们用重复频率的TW级的激光,打在高Z元素的靶上得到每脉冲2×107个正电子,它对于基础研究和材料科学很有用途.通过超短超强激光和氘团簇的相互作用,产生聚变反应的中子,其中子产额可以达到105中子/焦耳,激光产生中子的能量效率已达到世界上大型的激光装置的水平,它可以成为台面的中子源,由于其中子脉冲通量高,但总的中子剂量很小,适合于生物活体的中子照相和材料科学的研究.运用超短超强激光和氘化聚乙烯作用产生中子,Hilsher等人用钛宝石激光(300mJ, 50fs, 10Hz, 10?18?W/cm2) 轰击氘化聚乙烯靶,产生104中子/脉冲.运用超短超强的激光在相对论性的电子上的散射,产生几百飞秒?几十埃的硬X射线,可以用来研究材料和生命科学的一些 问题 ,这种超快的硬X射线源对于研究一些高Z物质和时间分辨的超快现象具有重要的意义.超短超强激光所产生的高能电子,在物质中产生高能X射线,可以在裂变物质铀中引起裂变,并在裂变靶中探测到许多裂变产物.在激光的强度达到1028W/cm2时,电场强度只比Schwinger场(真空击穿场强)低一个数量级,在这样的场中,由于真空的涨落被激发,激光就有可能从真空中产生正负电子对,美国Lawrence Berkerly实验室在SLAC高能加速器上,用10?18?W/cm2的激光束和聚焦性能很好的46.6GeV的电子束相碰撞,产生了200多个正负电子对,这是由于在反向相碰的电子和激光中,从电子的坐标系来看,激光的场强增强了Lorentz因子倍,以至于可以远远地超过Schwinger场值,直接从真空中产生一些电子对.
3 新的科学研究的 内容 ,新的交叉点
3.1 激光产生高能电子[4—7]
产生高能电子的机制有两种:第一种是在激光场作用下,电子做抖动运动,在激光强度I=10?20?W/cm2时,电子抖动运动能量能达到10MeV;第二种是由非线性效应所产生的能量比较高的部分.用300J,0.5ps的激光照射在厚的金靶上,测量到的电子能谱分布基本上由两个部分组成:一部分是由有质动力产生的,它的能量在20—30MeV以下,还有一部分就是由非线性效应产生的几十MeV以至100MeV以上的高能量的电子,并和粒子云(particle in cell,PIC) 的 计算 结果符合,目前加速电子最高能量已达1GeV.能散度可达3% .
当激光的强度增加时,光波的压力变得很大,光压推着电子往前走,光波就像一个光子耙将等离子体中的电子推到脉冲的前面积累,形成电子的“雪耙”(snow plow) ,在这种“雪耙”加速中,电子的动能得到增益.在综合了光压作用和激光场的作用后,计算得到在激光强度为I=1026W/cm2时,加速梯度可达200TeV/cm,如果加速长度达到1m,电子能量为2×10?16?eV,在I=1028W/cm2时,加速梯度可达2peV/cm,加速长度为1m时,电子能量为2×10?17?eV,可以用来研究高能物理中的许多问题.
3.2 激光产生质子束[8,9]
在激光等离子体中,在I=10?20?W/cm2的情况下,加速质子的能量可以高达58MeV.加速梯度约为1MV/μm.质子被加速的距离只有60μm左右,如何增长加速距离成为非常重要的研究内容,加速质子的机制是相当复杂的,也提出了一些加速模型的设想.实验上的研究结果已显示它存在很好的应用前景.这表现在:
(1) 激光能量转换成质子束能量的效率是高的,而且和激光的能量有关,在激光脉冲能量为10J?宽度为100fs时,转换效率为1%,当500J?500fs时,转换效率为10%,人们已经获得了10?13?质子/脉冲,质子脉冲宽度约1ps,相当于10?25?质子/秒,即?1.6×?106A的脉冲质子流.
从 理论 到实验应该研究如何进一步提高能量转换效率的问题,尤其是当激光能量进一步提高时,转换效率是否还继续上升.
(2) 质子束的发散角比较小,观察到的横向发散角为0.5mm·mrad,比通常加速器上加速的质子束的发散角小.
(3) 高能质子束的获得可能会在今后的十年中实现,按照Bulanov等人的计算结果,在I=10?23?W/cm2时,质子可以被加速到1GeV以上,在I=1026W/cm2和1028W/cm2时,质子能量可以达到100GeV和 10TeV.
(4) 目前已获得几十MeV的质子束,并已用于为PET产生?18?F等短寿命的正电子源,在英国Rutherford实验室的Vulcan装置上,在20分钟内制备了109Bq的?18?F源,已经可以用在PET上.
(5) 产生200MeV的质子,并用于质子治癌,由于它在能量沉积上的优越性能,以及整个装置可以做得小,成本低,所以在治癌应用上很有发展前景,并可应用于中子照相.目前由激光加速产生的质子的能量分散度为17%.治癌应用要求能散度≤3%左右,因此减少能散度的工作在一些实验室正在进行中.
3.3 激光产生中子[10,11]
超短超强激光加热氘团簇产生核聚变,已经产生了104中子/脉冲或105中子/焦耳,从激光的能量转换成中子的效率看,和美国LLNL上的大型激光器NOVA上的每焦耳激光的中子产额相当,比日本大阪大学的大型激光装置Gekko 12上的数值大一个数量级,因此是一种很有 发展 前景的桌面台式的中子发生器,因为这种中子源的时间宽度只有1ps,是一个高中子通量的中子源,可用于材料 科学 和中子照相.
氘的团簇在吸收激光能量后要发生库仑爆炸,应该说到现在为止对于库仑爆炸的机理理解尚不非常清楚,尤其是团簇爆炸后产生的氘分子和氘的小团簇如何产生氘-氘的聚变反应也缺乏细致的了解,在进一步的改进方面,还有发展的余地,例如,如何采用多束的超短超强激光同时照射团簇,或用大于50T的脉冲磁场去推迟热等离子体的解体时间,以增加中子产额.
利用超短超强激光和氘化聚乙烯作用来产生中子,Hilsher等人用钛宝石激光(300mJ,50fs,10Hz,10?18?W/cm2)轰击氘化聚乙烯靶也产生了104中子/脉冲,大约每焦耳的激光产生3.3×104中子.Disdier等人用20J,400fs,5×1014W的激光辐照CD?2靶,获得107中子,每焦耳激光产生了3.5×105中子,这是很高的中子产额,他们还要用500J,500fs,1pW的激光照射CD?2,以获得更多的中子.
在激光辐照CD?2平面靶时,除了要 研究 激光能量在CD?2靶上的能量沉积的分布外,如何充分地利用沉积的能量是一个很重要的 问题 .沉积的能量有很大一部分要转变成等离子体的动能,在平面靶的情况下,如何设计靶面形状,以最大限度地使等离子体的动能对D-D反应做贡献.
3.4 激光产生硬的超短(~100fs)X射线[12]
用超短超强激光(50mJ,0.5TW,100fs)和50MeV的 电子 束散射可以产生4nm,300fs的硬X射线,虽然转换效率不高,但产生的X射线强度可以在Si表面产生衍射峰,可以用来研究Si表 面相 变过程(从固相→熔化过程)的时间分辨的研究,也可以研究蛋白质折叠动力学,蛋白质的折叠时间为1ns,用300fs的硬X射线可用来了解它的折叠过程中的状态.
3.5 激光产生正电子[13,14]
将具有几个MeV的电子,经过很好地准直后,射到一个高Z的靶上,通过Trident过程(Z+e-→Z′+2e-+e+)和Bethe-HEitler过程(Z+r→Z′+e-+e++r′)产生正电子,采用重复频率的超短超强激光和高Z靶的相互作用,每脉冲可以产生2×107个正电子,经过慢化后,储存在磁场中,它对于基础科学和材料科学的研究是很有用的.
4 主要存在的问题和 分析
这门新兴的交叉学科在国际上也只有十多年的 历史 ,但发展十分迅速,搞激光技术和原子核物理的科学家们已经开始在一起召开学术研讨会,共同参加一些实验,由于它是一个新的生长点,发展比较快,也比较容易发现一些新现象,所以合作的积极性也在日益增长.随着超短超强激光技术的发展,在粒子加速?核物理?甚至粒子物理方面可以做出一些很好的工作来.我国发展的情况有些滞后,学科之间的交叉和合作还没有真正形成,学科之间的了解和交流还不够,因此只在交叉学科的边缘上做了一些工作,按照我国在激光技术和核物理方面的力量来说,都应该有可能做出更多更好的工作. 目前 具有超短超强激光装置的研究单位并不少,但将它们运行好,做出好的物理工作的成果并不多.
国内的情况也和国际上相似存在着一个问题,即搞强激光技术的专家和搞核物理和粒子物理专家之间的交流?讨论不够,这就会 影响 这一交叉学科的发展.
从强场物理到超短超强激光技术,到 应用 于各个领域,在世界上是基础科学和技术进步相互推动,相互作用的一个范例,基础研究的需求,以及光学科学的基础,非线性科学的基础,促进了超短超强激光技术的发展,而高强度激光的发展又为物 理学 的发展提供一个崭新的世界.
参考 文献
[1] Tajima T, Mourou G. Physical Review Special Topics\|Accelerators and Beams, 2002, 5:037301
[2] Mourou G, Tajima T, Bulanov S V. Reviews of Modern Physics, 2006, 78: 309
[3] Lee mans W P et al. Nature Physics, 2006, 2: 696
[4] Thomas Katsouleas. Nature, 2004, 431: 515
[5] Mangles S P D et al. Nature, 2004, 431 :535
[6] Geddes C G R et al. Nature, 2004, 431: 538
[7] Farue J et al. Nature, 2004, 431:541
[8] Wilks S C et al. Physics of Plasma, 2001, 8:542
[9] Schwoerer H et al. Nature , 2006, 439: 445
[10] Perkins L J et al. Nuclear Fusion,2000, 40:1
[11] Zweiback J et al. Phys. Rev. Lett.,2000, 85:3640
[12] Kmetec J D et al. Phys. Rev. Lett.,1992, 68: 1527
[13] Gahn C et al. Appl. Phys. Lett., 2000,77 : 2662
[14] Gahn C et al. Phys. Rev. Lett., 1999, 83 :4772
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于2006年7月南开大学物理学院本科毕业，在2007年10月远赴大阪大学理学院攻读研究生学位，2011年获得日本大阪大学博士学位。先后在日本大阪大学、日本理化学研究所、北京大学、德国于利希研究中心开展博士后及访问学者研究。对于这段经历，他写到“主要是当时找不到工作”。在学术研究中，他先后在原子核物理国际顶级期刊发表SCI论文40余篇。对于刊发的期刊，他也做了备注，比如：Physics Letters B、Scientific Report，“被定义为水刊”，他还特别说明“原子核领域属于夕阳学科，基本上发不了Nature和Science”。对于担任几本国外学术期刊审稿人的原因，胡教授说，是“被人强拉进去的。”在简历中，胡教授还是天津市“131”创新型人才培养工程第三层次入选者，对于这项荣誉，他的备注是“报个名就行，在没有任何真刀真枪资助的情况下已经顺利结题”。他还表示因“承蒙各位前辈大佬的支持”担任了中国核物理学会理事。在研究方向上，胡教授罗列了5个方向，他都依次做了备注或说明“目前比较火”“实验比较少，可以随便忽悠”“原子核物理中的大数据”“这个不好说”“目前更火的，黄金时代”“目前火得一塌糊涂，其实都是为了生存”。奖池一直可以叠加，最多可以十个亿。
选High Energy Physics - Experiment（高能物理实验），High Energy Physics - Phenomenology（高能物理唯象），属于粒子物理方向。选Nuclear Experiment（核唯象），Nuclear Theory（核理论），属于核物理方向。是康内尔大学建立的一个数据库，里面大多都是已经正式发表的论文或已经投稿待发表的论文的预览本，基本比较靠谱（你搜Hawking或Witten也是往上面挂的）也很新。当然也有出现比较低级错误的，这个就要自己判断了，毕竟不是PRL。希望对你有帮助，望采纳。
《Progress in Materials Science》：液态铅/铅铋冷却反应堆结构材料的环液态铅/铅铋冷却快中子核反应堆（简称“铅基快堆”，下同）具有能量密度高、本征安全性好、核燃料利用效率高等优点，被第四代核能系统国际论坛（GIF）列为最有希望首先实现商用的第四代堆型，也是近20年来核能领域研究的重点和热点核技术之一。该堆型在陆地、深海和深空等多种场景下均具有广阔的应用前景，其最早应用可追溯至上个世纪前苏联成功研制的阿尔法级铅铋核动力潜艇。但是，铅和铅铋介质对不锈钢的性能具有较强的环境退化作用，严重制约了该堆型的大规模工程化应用。近日，深圳大学物理与光电工程学院核科学与核技术系先进核能团队的龚星博士（副研究员）在国际材料科学领域顶尖综述期刊《Progress in Materials Science》（最新IF=39.58，中科院一区）上发表题为《Environmental degradation of structural materials in liquid lead- and lead-bismuth eutectic-cooled reactors》的综述文章，全文约8.5万字，含6大章节（约60个小节），111个图。该论文第一作者和共同通讯作者均为深圳大学的龚星副研究员，第二作者是美国麻省理工（MIT）的Michael P Short教授，第三作者是法国HESAM Université的Thierry Auger教授，第四作者是比利时核能研究中心（SCK CEN）的Evangelia Charalampopoulou博士，第五作者兼共同通讯作者是在比利时核能研究中心（SCK CEN）和英国University of Huddersfield同时任职的Konstantina Lambrinou教授。《Progress in Materials Science》是国际材料科学研究领域的顶尖综述性学术期刊，该期刊不接受自由投稿，主要由期刊编辑邀请在相关领域做出突出贡献的学者对热点领域的研究进展和未来方向进行综述和展望。该期刊在材料学领域具有重大影响力，每年仅出版6至8期，每期仅刊登3至6篇文章，2020年影响因子为39.58，5年影响因子39.026。该论文首先介绍了液态铅和铅铋共晶合金作为核反应堆冷却剂的优点以及应用前景、概括了结构材料（主要包括商用不锈钢）在液态铅和铅铋介质中面临的主要性能环境退化效应和相关抑制技术手段，然后详细综述了316L、15-15Ti和T91等三种结构钢在液态铅铋（和铅）环境中的液态金属腐蚀和液态金属脆化这两种最重要的性能退化现象的基本特点、关键影响因素和微观机理，并综述了抑制这两种性能退化效应的技术手段的优缺点，包括系统设计优化（优化堆内构件几何形状降低紊流等）、主动氧控（结合大量腐蚀数据绘制了详细的316L系列奥氏体不锈钢和9Cr/12Cr铁素体/马氏体钢的氧控边界图）、材料改进（合金化、表面涂层、新材料开发如高熵合金、MAX相等），论文最后总结了不锈钢的液态金属腐蚀和液态金属脆化性能的基本结论以及相关抑制技术措施、展望了铅基快堆材料近期和中长期发展方向。该综述论文对铅基快堆材料的发展具有重要参考作用。
《物理实验》主要刊载物理实验成果,交流物理实验教学改革的新思想、新方法、新动态。《物理教师》《物理》本刊由中国物理学会主办出版的物理学综合性期刊，1972年创刊，国内外公开发行。集学术交流、知识传播与信息服务为一体，在国内物理学期刊中独树一帜。 《自然》《科学》