本次获得诺奖的“啁啾脉冲放大技术”虽是激光物理领域的发明，却有可能拯救越来越贵的粒子物理实验！该技术产生的超强脉冲激光在粒子物理领域可以大显身手，下面简单介绍一哈。
“光镊技术”和“啁啾脉冲放大技术”尽管还没有办法直接作用于我们的生活之中，但在科学研究领域有很多实际应用。光镊技术用之于生命科学领域，把光当作“镊子”用来移动细胞甚至是分子，其他答主已经提到了。啁啾脉冲放大技术可用于产生超强脉冲激光，这种激光用途广泛，粒子物理实验也应用这种激光。
粒子物理实验往往需要使用大型加速器或对撞机把带电粒子加速到接近光速，使粒子获得更高的能量，然后让这些粒子撞击各种目标以探索物质的微观结构和宇宙起源。
粒子加速的原理是什么？其实很简单，就是高中物理里面学到的“带电粒子在电磁场中的运动”，电场可以给带电粒子加速，磁场可以改变带电粒子的运动方向。目前的加速器普遍使用微波高频加速腔，只要合理控制腔内的高频电场，就能使带电粒子加速。为了把带电粒子加速到更高能量，人们需要串起很多个加速腔不断加速，还需要建起超级长的“加速跑道”。
令人遗憾的是，物理学家越想深入研究，越需要更高能量的粒子，所需的粒子加速器的功率也越大， 费用也越高。目前的粒子加速器都是庞然大物，以欧洲核子中心的大型强子对撞机为例，它的周长达到27公里，每年的运行阶段会消耗200兆瓦的电力，这几乎是瑞士日内瓦用电量的三分之一！再比如中国计划建造的大型环形正负电子对撞机CEPC，周长达到100公里，需要一个中型电站为CEPC提供能源。即使是小不点儿的北京正负电子对撞机，也有几百米的长度，运行期间每小时的电费高达几千块钱人民币。
为了把粒子加速到更高能量同时降低能耗，粒子物理实验急需发展新型加速器技术。这时超强脉冲激光就登场了，科学家早在几十年前就已发现脉冲激光可以加速粒子，但是从前的激光能量太低，加速粒子的效果不理想，所以不受重视——直到Gérard Mourou和Donna Strickland发明了啁啾脉冲放大（CPA）技术。
使用CPA技术产生的超强脉冲激光，把激光打入稀薄的气体当中，激光将激发气体原子中的电子沿着激光入射的方向运动，而较重的原子核几乎不动，这样电离产生的等离子体在脉冲激光的尾部产生一个静电场的“泡泡空腔”——尾流场，在尾流场的作用下电子被加速。这种技术被称为“激光尾流场加速”(Laser Wake Field Acceleration)，下面的三幅示意图简单介绍了它的原理。
Gérard Mourou和Donna Strickland的啁啾脉冲放大技术可以获得超强脉冲激光，脉冲激光的尾流场可以用于加速粒子，使粒子加速器的小型化成为可能。发展小型化、低成本的激光粒子加速器是科学家们一直梦寐以求的目标，未来的人们将可能制造长度仅为几十米的新加速器，即可达到目前周长27公里的大型强子对撞机所能达到的能量。未来，一旦激光尾流场加速成功走向应用，目前的这些加速器恐怕将退出历史舞台。
当新的加速器成为现实的时候，人们将更能体会Gérard Mourou和Donna Strickland发明啁啾脉冲放大技术的重要意义。因为它可能是我们将来制造出更小更便宜的粒子加速器所迈出的第一步。
【完】
参考资料：
3。Diagnosis and application of laser wakefield accelerators
4。油管上有一个视频动态演示了激光尾流场加速的原理，激光从左到右射入，激光尾部在气体中形成空泡静电场，电子沿着激光入射方向被加速：
来源：知乎 www.zhihu.com
作者：海伯利安
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