2024年11月28日，2024年度中国核学会科学技术奖正式揭晓。由北京大学物理学院重离子物理研究所颜学庆牵头，联合西北核技术研究院、北京卓镭激光技术有限公司共同完成的项目《低能散高梯度百太瓦激光粒子加速器关键技术及应用》获评为科技进步奖特等奖。项目完成人还包括北京大学物理学院重离子物理研究所马文君、赵研英、林晨、朱昆、耿易星，西北核技术研究院王大辉、杨鹏翎和北京卓镭激光技术有限公司王涛、陈然。
图1 1%能散激光质子加速器（CLAPA）装置
该项目在科技部重大仪器专项等项目的支持下，建成了国际首台基于百太瓦激光器的低能散高梯度粒子加速器，其离子束流峰值流强比传统加速器高三个量级，并开展了其在国防、聚变能源、放射医学、航空航天等领域的应用示范。主要创新点如下：
1）显著提升了用于激光加速器的百太瓦飞秒激光器的可靠性和稳定性。通过反馈杂波滤波技术及全封闭式屏蔽，首次获得了通过CE论证的高可靠性高能激光器。发展了全光程多点逐级波前相位补偿技术，实现了高对比度高品质飞秒激光，达到了当时同类激光国内领先水平。
2）在激光加速方法与技术方面获得了重要突破。首次提出了稳相光压加速和等离子透镜方法，将飞秒激光到等离子体能量转化效率提升两个量级到10%以上。成功研制出自支撑纳米靶材，建成了高精度瞄靶重频打靶系统，解决了激光与靶材能量耦合关键问题，获得了激光加速国际最高能量1.2 GeV金离子束;
3）首次研制了适用于激光加速离子的束流传输系统。率先研发了点点成像匹配传输方法，解决了激光加速产生的束流能散大、散角大和峰值流强高等束流调控难题，基于电磁铁聚焦技术实现束流匹配传输，建成了世界上首台1%能散百太瓦激光质子加速器装置。
图2 激光质子加速器束流传输系统
项目曾获得世界加速器大会Hogil Kim 奖和何梁何利科学与技术进步奖等奖励。已授权发明专利51项；软件著作权5项；发表SCI论文300余篇，专著1部，相关专利和技术得到了转化。在怀柔科学城建成了北京激光加速创新中心，通过了工艺验收并开始正式运行，成为国际激光粒子加速研究中心之一。该成果大幅提高了我国下一代激光加速器技术研发水平，具有重要的科学价值和重大经济社会效益。中国核学会组织专家鉴定意见为：“该项目技术复杂，难度很大，总体水平国际先进，关键指标国际领先，应用前景广阔。”
据了解，中国核学会科学技术奖由中国核学会组织，每年评审一次，旨在奖励在自然科学研究方面、技术发明方面、科技进步方面取得成果或作出突出贡献的单位和个人。本年度科技进步奖评选经过严格的推荐单位审查、总会形式审查、分会管理员审查、专家审批、分会推荐、总会分配评审专家、现场评审、总会管理员审核等环节，最终评选出15项科技进步奖，其中特等奖1项，一等奖3项、二等奖5项，三等奖6项。
项目负责人简介：
颜学庆，男，汉族，教授，博士生导师，北京大学博雅特聘教授，北京大学物理学院副院长、核物理与核技术国家重点实验室副主任、北京大学应用物理与技术研究中心副主任、北京激光加速创新中心主任。1977年7月生于湖南永州市，1999年本科毕业于清华大学工程物理系，2004年博士毕业于北京大学物理学院。提出和证实激光稳相光压加速方法和等离子体透镜新机制，团队利用飞秒激光驱动金离子能量到1.2GeV，将能量记录提升6倍；带领团队建造了首台1%能散激光质子加速器装置CLAPA I，在核反应中子探测器校准、FLASH肿瘤辐照、材料损伤机制和磁约束聚变诊断等研究中获得应用。近年来带领团队初步建成首台拍瓦激光加速器装置 CLAPA II，并建成怀柔交叉研究平台《北京激光加速创新中心》，目前已经吸引多位国际顶尖科学家加入，成为世界激光粒子加速研究中心之一。先后主持了科技部国家重大仪器专项和基金委的创新群体项目，曾入选德国洪堡学者（2008年）、国家杰出青年基金（2010）、万人计划（2016）、科技部创新人才计划（2017）、北京卓越青年科学家（2018年）和美国加州大学（埃尔文分校）Rostocker杰出讲师（2019年）。2019年获得世界加速器大会Kim加速器奖，2020年获得何梁何利科学与技术进步奖，2024年中国核学会科学技术奖科技进步奖特等奖。迄今在PRL、PRX、Nature Photonics、NSR、AM和Angew等期刊上发表论文300余篇。
