激光加速器的电场梯度比常规射频加速器高三个量级以上，可以让大型加速器尺寸和造价显著降低。激光固体靶和临界密度靶相互作用过程中，可以产生比现有加速器束流密度高十个量级以上的瞬态超短粒子束和高亮度γ光子，有望为医学物理、材料物理、核物理和粒子物理等领域提供一种新的研究手段。

　　激光加速的概念最早由美国物理学家Tajima和Dawson在1979年提出，2006年Leemans等人率先证实了GeV单能电子加速的可行性，取得了里程碑式的进展。国内中科院上海光机所、工程物理研究院、上海交大、清华大学、中科院物理所、上海师大、国防科大、中国原子能科学院和北京大学等单位较早地开展了激光加速相关研究，随后多个高校和研究所相继开展了激光加速的理论、实验与应用的研究。在高能量密度物理专委会和加速器物理学会的进一步支持和推动下，越来越多的青年学者和学生被吸引到这个新兴领域来。在过去近十年里，高能量密度物理青年论坛的参会人数逐步提升，最近一次2023年北京怀柔的参会人数已经接近五百人。

　　为了更好地开展教学工作，各个大学和科研院所也陆续开设了激光加速或者激光等离子体相互作用的课程。例如在北京大学物理学院已经开设了《量子束流物理》《加速器物理基础》《激光加速原理导论》《激光等离子体物理相互作用》和《高亮度X射线源导论》等面向本科生和研究生的专业课程。上海交大和上海师大等单位陆续编写了一些面向研究生的教材，系统地反映了本领域的前沿进展。然而，到目前为止还缺少一本面向大学一、二年级的低年级本科同学的入门级教材，相关知识零星地分布在各种参考书和最新的文献中，学生们往往缺少成体系的知识获得渠道。

　　从本世纪初北京大学重离子物理研究所启动了激光粒子加速方面的探索，开始了加速理论研究、实验探索和应用研究，在兄弟单位的支持下建成了两台激光质子加速器装置（CLAPA-I 和CLAP-II），即将服务于怀柔科学中心的建设。为了更好地服务教学和科研工作，颜学庆教授带领北京大学物理学院重离子所的师生们编写了专门面向本科生和低年级研究生的教材：《激光离子加速物理及应用》。本书的内容是过去20多年北京大学激光加速器研发工作的总结。2023年也恰逢北京大学物理学110周年和北京大学重离子所建所40周年。在此，诚恳地祝愿本书的出版能为我国超强激光学科和加速器学科的教学科研工作做出贡献。

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　　《激光离子加速物理及应用》一书系统地介绍了激光等离子体基础理论、数值模拟方法、加速物理机制、超短超强激光、加速靶材制备、加速器束流传输与诊断以及瞬态束流应用等内容，全面反映了该领域的最新进展，对加速器物理学科和高能量密度物理学科的建设和发展具有重要价值。根据课程内容编排，全书共分十章：

　　第一章：介绍了从传统粒子加速器到激光等离子体加速器的发展历程。

　　第二章：介绍了激光等离子体相互作用数值模拟的相关知识，提供了常用模拟软件简易使用教程。

　　第三章：介绍强激光与等离子体相互作用的理论基础。

　　第四章：介绍目前主要的激光离子加速物理机制和相关实验背景。

　　第五章：介绍光压加速机制中限制加速能量和转化效率的几个关键因素。

　　第六章至第九章：围绕激光离子加速实验的各个方面，介绍激光器技术、制靶技术、离子加速实验以及诊断和束流传输等相关知识。

第十章：介绍激光驱动离子束的潜在应用与加速过程中产生的伴生辐射。