强激光和物质相互作用研究发展 等离子体物理中的电磁感应透明效应
</p><p>一般情况下，电磁波无法在高密度overdense等离子体中传输，但是其传输和能量传递在快点火激光聚变、激光粒子加速、以及超短超亮辐射源等应用中均起着关键作用。
</p><p>1996年，斯坦福大学的S. E. Harris教授受原子物理中电磁感应透明概
【千问解读】
电磁波比如激光在等离子体中的传输是等离子体物理的一个基本问题。
一般情况下，电磁波无法在高密度overdense等离子体中传输，但是其传输和能量传递在快点火激光聚变、激光粒子加速、以及超短超亮辐射源等应用中均起着关键作用。
1996年，斯坦福大学的S. E. Harris教授受原子物理中电磁感应透明概念Electromagnetically Induced Transparency， EIT的启示，提出了等离子体中的电磁感应透明EIT机制，即在一束高频激光的帮助下，原来无法传输的低频激光可以在高密度等离子体中传输。
然而，后续研究表明EIT无法在有边界的真实等离子体中发生，但这些研究仅限于弱相对论激光强度范围。
近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心李玉同研究员和中国人民大学物理系王伟民教授研究团队，利用自主开发的KLAPS粒子模拟程序，，发现低频激光与相对论强度高频激光同时入射到等离子体后，低频激光可以穿透此等离子体;但是当两束激光的偏振垂直时，此反常传输现象消失，因此排除了常见的相对论透明效应。
研究团队进展了相对论光强下的三波耦合模型，给出了EIT发生的频率通带。
在相对论光强条件下，该通带的宽度足以保证低频激光的稳定传输;但是在弱相对论光强条件下，该通带会变窄为一个孤立点，难以持续进展，这解释了以往研究中在弱相对论性条件下EIT效应无法发生的真相。
该工作表明在原子物理中出现的电磁感应透明效应也能在等离子体物理中发生。
此现象可直接应用于双锥对撞点火DCI和快点火激光聚变中，以提高激光耦合效率和快电子产额。
相关研究成果以“Electromagnetically Induced Transparency in the Strongly Relativistic Regime”为题于2月7日发表在《物理学评论快报》Physical Review Letters上。
中国科学院物理研究所博士生张铁怀为该文第一作者，中国人民大学王伟民教授、中国科学院物理研究所李玉同研究员为通讯作者，张杰院士为共同作者。
该研究选题来自于张杰院士领导的中国科学院战略性先导科技专项A类“新型激光聚变方案研究”，该项研究还得到国家自然科学基金委等的支持。
图1：[a， b] 有界等离子体区域后方收集到激光场的频率谱和[c， d] 滤波后的激光场波形随时间的演化，其中不同的曲线对应于双色场混合、纯泵浦波和纯低频波的入射情况。
[e，f] 滤波后双色场混合入射时激光场波形随时间的演化，其中蓝线和红线区别对应偏振平行和垂直两种情况。
上下两行区别对应高密度和低密度两种初始设置。
图2：揭秘模型给出的a高密度设置与b低密度设置下Stokes波主导分支的色散关系，在b中出现了较宽的通带亮黄色标出。
c 固定初始等离子体密度与有效临界密度的比值后不同光强下一维PIC模拟结果与模型给出的EIT通带位置。
d PIC模拟结果给出的不同光强与不同密度设置下的通带位置。
图3：Stokes波蓝线，左轴、反Stokes波黑线，左轴与泵浦波红线，右轴信号强度随空间位置的演化关系，初始条件下等离子体均匀分布于10λ0
天体物理学家的研究可能为寻找暗物质提供
来源：uux.cn/？ 美国物理学会 据克莱姆森大学（Cindy Landrum）：暗物质是科学界最大的奥秘之一。
它不会吸收、反射或发光，所以我们看不到它。
但它的存在是由它对星系的引力效应所暗示的。
尽管暗物质约占宇宙的85%，但科学家对其基本性质知之甚少。
理论比比皆是，克莱姆森大学博士后亚历克斯·麦克丹尼尔的研究为暗物质的性质提供了一些迄今为止最严格的约束。
他的研究还揭示了一个小信号，如果是真的，可能在未来十年左右的某个时候得到证实。
这项研究发表在《物理评论D》杂志上。
麦克丹尼尔说：“随着数据的收集和未来的新发现，这个小小的提示可能会变成对暗物质模型的非常具体的探测。
”。
探测暗物质将是开创性的。
“暗物质是天体物理学中最重要的东西之一，我们对此几乎一无所知。
发现它将是一个巨大的突破，”克莱姆森物理与天文系副教授、麦克丹尼尔的顾问Marco Ajello说。
“无论谁发现，都可能获得诺贝尔奖。
这太大了。
” 在这项工作中，麦克丹尼尔和合作者正在矮星系中寻找自湮灭为普通物质和伽马射线的暗物质，伽马射线是一种最高能级的光。
矮星系是研究的理想之选，因为它们体积小，富含暗物质，而且大多缺乏其他可能污染研究结果的天体物理现象，如气体、尘埃和超新星。
麦克丹尼尔说：“我们之所以寻找这些，是因为理想情况下，它们会给我们一个干净的信号，或者让我们排除某些粒子理论。
”。
一些模型预测暗物质具有一定的质量或横截面，这是由于粒子的相互作用而发生特定事件的概率。
这将决定研究人员对伽马射线的预期。
他说，如果他们看不到这一点，他们可以排除这些质量和横截面。
克莱姆森大学前博士后、该研究的合着者克里斯·卡文说：“在这篇论文中，我们做了更多的排除，说暗物质不可能有这些质量或横截面。
”。
Karwin现在是美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的博士后。
“但与之前的研究相比，我们确实开始看到一些迹象，可能是来自这些系统的信号。
” 麦克丹尼尔的研究使用了更大的样本，其中包括额外发现的矮星系和比以前研究更多的数据。
他在研究中包括了大约50个矮星系，但他表示，随着新的、更强大的望远镜在不久的将来上线，他预计这个数字将增加到150到200个。
“新望远镜基本上是矮星系探测器，”他说。
“我们预计，通过这些改进，我们有可能实现真正的检测，而不是只有一点点信号提示。
” Ajello补充道，“如果（信号）是真实的，最终就会得到证实。
”
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