近日，原子能院核物理研究所与西安交大物理学院合作，在相对论自旋极化正电子源制备方法研究方面取得重要进展，首次提出利用单发超短超强激光脉冲与固体箔靶相互作用产生高密度、高极化度正电子源的新方案。该成果发表于国际物理领域顶级期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters），并被选为“编辑推荐”。该研究将为产生高能高极化度正电子源提供一种高效的全光研究手段，并有望应用于模拟宇宙环境、寻找超对称粒子、验证标准模型及寻找超出标准模型新物理等实验。原子能院核物理所副研究员吕冲，西安交大物理学院教授、原子能院核物理所客座研究员栗建兴，西安交大物理学院副教授弯峰为该论文共同通讯作者，西安交大物理学院博士生薛坤为论文第一作者。

利用单发次激光脉冲与倾斜放置的固体箔靶相互作用产生自旋极化正电子源的示意图

相对论自旋极化正电子，在材料物理、核物理、高能物理以及实验室天体物理等领域具有重要的应用价值。近年来，利用超短超强激光与物质相互作用产生自旋极化正电子，成为了目前国际前沿的热点研究之一，并开展了通过超强激光与电子束或伽马射线束对撞产生极化正电子源等研究。但这些方案要求激光脉冲与电子束或伽马射线束实现精准时空同步，实验难度较大。此外，这些方案中正电子源的极化度只有约30%～40%，而相关高能物理实验往往需要极化度大于60%的正电子源。

针对上述关键科学问题，研究团队利用自主开发的自旋分辨激光等离子体相互作用模拟程序SLIPs进行仿真模拟，提出通过单发次超短超强激光脉冲辐照斜置箔靶产生高密度、高极化度正电子源方案。基于此方案，数值上利用峰值光强为1023 W/cm2量级的超短超强激光脉冲，可以产生平均自旋极化度达70%以上的高密度（约1018 cm-3）自旋极化正电子源，大大提高正电子源的极化度。

本项研究工作得到了国家自然科学基金、中核集团青年英才、陕西基础（数学、物理）研究院等项目经费支持。