2018年诺贝尔物理学奖分别颁给了A. Ashikin, G. Mourou, 和 D. Strickland，表彰他们在激光物理领域的突破性发明。1970年，A. Ashikin第一次发明光镊技术并将其应用于生物学领域，实验发现：利用连续激光的光压可以实现微米量级粒子的加速和捕获。1985年，G. Mourou, 和 D. Strickland两人则发明了啁啾脉冲放大（CPA）激光技术，开启了相对论飞秒激光驱动等离子体相互作用的大门。这两项都非常值得被授予诺贝尔奖，但它们之间并没有那么紧密的联系。
本项研究中，王文鹏博士等研究人员利用相对论圆偏振拉盖尔—高斯LG01 (σz = -1)激光直接将传统的弱光领域内的光镊（1/2 NOBEL PRIZE）拓展到了相对论激光领域（1/2 NOBEL PRIZE），产生了新型光镊——相对论“涡旋刀”。研究发现这种相对论涡旋刀（电场）可以在每个激光周期实现会聚和发散，从而可以驱动周期性电子团簇产生。文中提出的单粒子模型很好的解释了模拟中电子团簇形成的原因，并且发现这种涡旋刀操控电子的行为依赖于LG激光中的轨道角动量参数l和自旋角动量参数σz。该相对论“涡旋刀”驱动操控的粒子束具有高电荷量、高准直性的特点且操控简单，更容易获得高品质束流，对粒子加速、超快电子衍射、超快电子成像、加速器中粒子注入、惯性约束聚变快点火、THz和X光辐射源产生等应用具有极其重要意义。
论文审稿人对该研究结果给予了高度评价：“通过利用LG激光和固体靶相互作用，作者发现了一种新的现象：作用过程中产生了准直的电子喷流，利用‘涡旋刀’这种新技术可以将电子喷流裁剪成超短电子团簇。文章选题十分新颖，研究内容会激发感兴趣的物理****去研究不同的领域，例如：光学、等离子体、加速器等。……这种电子团簇在相干辐射源产生等其他方面具有潜在的重要应用，值得读者继续挖掘研究，文章符合PRL文章要求，达到了PRL发表的标准。”
该项研究得到了国家自然科学基金、中科院先导B类专项等项目的支持。（强场激光物理国家重点实验室供稿）
图1 相对论涡旋刀驱动产生周期性电子团簇
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（来源：中国科学院上海光学精密机械研究所）
