近期，美國加州伯克利實驗室激光加速器（BELLA）中心完成了一次升級，此次升級將該中心的能力擴展到高強度激光科學的新領域。升級後的設施將有利於(yu) 相關(guan) 科研團隊進一步獲取極端等離子體(ti) 的數據，以及開發出新型癌症治療方法。

經過兩(liang) 年的安裝過程，這次升級創造了一個(ge) 新的試驗區，被稱為(wei) “相互作用點2”（iP2），它將使用實驗室的拍瓦激光提供強烈的質子和離子脈衝(chong) 。這將建立在該中心在加速電子和低能量質子方麵的專(zhuan) 業(ye) 知識的基礎上。

“我們(men) 正在迎來一個(ge) 高強度激光實驗的新時代，”伯克利實驗室加速器技術和應用物理（ATAP）部門主任Cameron Geddes表示，“這是一個(ge) 偉(wei) 大的裏程碑，它拓寬了該設施的整個(ge) 科學範圍，並為(wei) 我們(men) 的領域提供了可能性。”

據透露，今年早些時候，BELLA已經完成過一次升級，當時是增加了第二條光束線，研究人員計劃在那裏堆疊激光供電模塊，以製造小型高能電子加速器。

BELLA激光係統最初由法國航空國防軍(jun) 工巨頭泰雷茲(zi) 集團（Thales Group）建造，旨在提供持續時間為(wei) 40飛秒、重複頻率為(wei) 1赫茲(zi) 的40焦耳激光脈衝(chong) ，以及10－60太瓦的10赫茲(zi) 激光係統。該激光架構采用了啁啾脈衝(chong) 放大方法，在鈦藍寶石晶體(ti) 的幫助下，來自十幾個(ge) 泵浦激光源的能量會(hui) 被拉伸、放大和壓縮，以產(chan) 生高功率飛秒脈衝(chong) 。

BELLA最近的研究包括開發一種方法，以最小的中斷或幹擾來控製這種高功率激光束的位置和指向角度，其方法是將光束的一小部分轉移到平行路徑上，並將測量儀(yi) 器應用於(yu) “見證光束”（witness beam）。

研究人員計劃將新的iP2用於(yu) 一係列研究項目。根據伯克利實驗室的說法，第一個(ge) 項目將探索為(wei) FLASH放射治療創造質子爆發，這種方法是將癌細胞暴露在短時間的強輻射爆發中。

2020年，研究人員使用BELLA的原始相互作用點iP1，在將BELLA的質子應用於(yu) 培養(yang) 皿中的薄層細胞時觀察到了有希望的結果。他們(men) 目前計劃使用更高能量的質子來研究在較厚的皮膚和腫瘤組織中的FLASH放射治療效應。

iP2的安裝工作負責人Lieselotte Obst－Huebl表示：“我們(men) 正在研究使用這些激光加速質子並進行放射治療的潛力，不過還需要更高的質子能量才能深入人體(ti) 。這是一項仍處於(yu) 起步階段的基礎研究，但有一天它可能會(hui) 成為(wei) 我們(men) 工具箱中的強大工具。”

BELLA中心還將連接參與(yu) 到LaserNetUS網絡中，這為(wei) 其他地方的研究人員提供了更多機會(hui) 。LaserNetUS於(yu) 2018年由美國能源部創建，匯集了9個(ge) 機構，旨在使高強度激光器更容易用於(yu) 科學和工程領域。研究人員現在可以通過LaserNetUS提交相關(guan) 提案，然後在BELLA中心進行研究，並在這一過程中充分利用iP2新擴展的試驗區。