粒子加速器从诞生至今，推动其发展的根本动力在于探求人类面临的四大基本问题，即：物质、宇宙、生命的基本构成和运动规律以及人类思维的运行规律。几十年来在这一方面取得的最大成就是获得几个万亿电子伏特的束流，利用它们可以寻找 Higgs 粒子、检验标准模型等，但为了研究暗物质、超对称的破缺等有关物质基本构成的重大问题，还需要加速能量比现有高千倍的 PeV 量级、千万亿电子伏量级的加速器。常规粒子加速器由于存在电场击穿的限制，加速梯度低于100MV/m，这样一个目标是现有常规加速器技术所难以达到的。
        由于传统加速器的局限性及其高昂的造价，在过去的几十年里物理学家一直在探索新的粒子加速原理。80年来，我们已从手掌大小的回旋加速器发展到规模大十万倍的强子对撞机(LHC)，所需的力量已从一个实验室到上百亿美元投入的国际合作，但要进入千万亿量级的加速必须通过加速技术的一场革命才能达到，人们于是把希望寄托在激光等离子体加速器上。
        因为等离子体本身是一个击穿的状态，所以加速电场可以比常规加速器高出千倍以上，从而可以提前几十年实现千万亿电子伏量级的加速器。同时，激光等离子体加速还可能将同步光源、癌症治疗等应用加速器的尺寸降低到“Table top size”（台面尺寸），从而大大降低相关资源的投入。强激光场中的高电场梯度，早在上世纪70年代就引发了国内外各种激光加速的尝试，出现了各种激光等离子体加速的方案，近年来取得了令人瞩目的成就，由激光等离子加速可以获得1GeV的准单能电子束，取得里程碑式的成果。由于质子（离子）质量远重于电子（约2000倍），难以被等离子体波俘获并加速，因此十年多来加速器停留在60MeV、百分之百能散的水平上！
        以北京大学颜学庆副教授、陈佳洱院士、郭之虞教授、陆元荣教授和中科院物理所，上海交通大学的盛政明教授为主的研究小组最近在激光加速领域取得了一系列理论和实验进展，该系列结果已经发表在美国《物理评论快报》上。研究发现超短超强激光与固体靶相互作用时存在一种稳相加速机制：当激光归一化场振幅矢量与靶的归一化面密度相当时，激光可以如常规加速器一样对离子进行加速和纵向聚束，从而可以产生高品质的高能单色离子。颜学庆与合作者成功地进行了首次原理论证性实验，在实验中得到了20～40MeV的准单能质子束和30MeV的准单能碳离子束，首次证实了这一加速机制的存在。与此同时，研究小组发现利用等离子体横向不稳定性可以实现对离子的中心聚束，借此可以产生自聚焦的纳库级质子束，理论上解决了中心击穿的问题，从而可以将离子加速到更高能量。研究表明，稳相加速方法可以产生纳库级自聚焦GeV准单能的质子束，并有望通过多阶段加速得到万亿电子伏特（TeV）甚至千万亿电子伏特量级的质子束。这一系列研究对离子癌症治疗、激光核聚变快点火和新概念加速器等研究将产生重要影响。



    颜学庆，1999年本科毕业于清华大学工程物理系，2004年6月获得北京大学理学博士学位。现为北京大学物理学院核物理与核技术国家重点实验室副教授，博士生导师。主要从事加速结构和加速器动力学等方面的研究工作，近年来开始探索超强激光与等离子相互作用过程中粒子的产生、加速、辐射以及高能粒子束在癌症治疗和惯性核约束聚变快点火中的应用研究。在国内外专业期刊上发表学术论文40余篇，国际和国内学术会议邀请报告20多次。2005年获北京大学优秀青年加速器工作者奖，2007年入选北京市科技新星计划（A）和获中国核物理学会授予的“胡济民教育科学奖”， 2008年获钟盛标物理教育基金青年教师奖，同年获德国洪堡研究基金资助，2009年获得第十届北京市青年优秀科技论文一等奖。