“大科学装置”为开展前沿性、基础性研究提供了重要平台，是推动科技创新、建设科技强国的利器，对于获取原创成果、抢占科技竞争制高点意义重大。我国正在运行、升级和建设中的神光和星光等强激光装置、强流重离子加速装置以及电磁驱动聚变大科学装置都将高能量密度物理作为重要科学目标。这些大科学装置将为高能量密度物理前沿研究创造前所未有的实验条件，相关基本科学问题正孕育着重大突破，可望催生一批新的重要科学思想和科学理论，产生颠覆性技术。
西安交通大学物理学院赵永涛教授团队联合中国工程物理研究院激光聚变研究中心、深圳技术大学、中国科学院近代物理研究所等单位，依托“星光III”强激光大科学装置，突破准静态稠密等离子体制备和诊断难题，充分利用激光加速离子束的短脉冲和宽能谱优势，获取了束靶参数明确的MeV量级宽能谱碳离子在稠密等离子体中的电荷演化高精度实验数据，首次在实验上证明了等离子体中靶密度效应对离子电荷交换过程的影响机制。该工作对激光加速离子束在聚变能源、放射医疗以及离子束剥离技术等领域的应用具有广泛的影响。
(a)实验装置示意图(b)束靶作用时序(c)密度效应随等离子体自由电子密度变化趋势
该研究成果以“激光加速的碳离子在稠密等离子体中的靶密度效应（Target Density Effects on Charge Transfer of Laser-Accelerated Carbon Ions in Dense Plasma）”为题于2月27日在《物理学快报》（Physical Review Letters）上在线发表。西安交通大学任洁茹副教授和博士生马步博为该论文共同第一作者，西安交通大学赵永涛教授和激光聚变研究中心周维民研究员为该论文共同通讯作者。
论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.095101
赵永涛教授团队长期从事基于加速器和强激光大科学装置的高能量密度物理前沿基础研究，在离子束与等离子体相互作用微观机制、强流离子束与稠密物质作用中的非平衡动理学效应、离子束驱动高能量密度物质的产生和发展规律等三个关键科学问题取得了系列创新成果，组织和推动了国家医学中心首台套医用超导重离子装置（该项目由吕毅教授、张平祥院士和赵红卫院士领衔，目前已通过论证并被列为国家医学中心榜首任务）的建议、论证和实施工作。近五年主持科技部重点研发计划、基金委重点项目等8项，以第一或通讯作者在PRL、NC、ApJ等期刊发表高水平学术论文26篇，主办或承办国内外系列学术会议5次，提升了本领域自主创新能力和国际影响力。
西安交通大学激光与粒子束科学技术团队成立于2015年，研究方向主要包括基于现代加速器和强激光的聚变等离子体物理，电子/离子碰撞及激光引起的原子分子反应动力学，基于超强激光的粒子加速和辐射源及强场QED效应，激光与粒子束科学技术在医疗、能源等领域的应用。团队现有教职工17人，包括教授及研究员7人，副教授3人，工程师1人，博士后及其他6人。研究团队积极推进多学科交叉创新，与国内外著名院校和科研机构保持密切合作联系，近几年承担科技部重点研发计划2项，基金委重点国际合作与交流项目1项、基金委重大研究计划1项、基金委中核联合重点1项、基金委大科学装置联合重点1项及其他各类纵向及横向项目二十余项，在Nature Physics、Nature Communications、 Nature Chemistry、Physical Review Letters等顶尖期刊论文发表论文10余篇。