記者日前從清華大學(xué)電子工程系獲悉，該系黃翊東教授團(tuán)隊(duì)成員劉仿副教授，帶領(lǐng)科研人員研制出了集成自由電子光源的芯片,，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了無(wú)閾值切倫科夫輻射,，是我國(guó)科學(xué)家率先實(shí)現(xiàn)的重大理論突破，加速了自由電子激光器小型化進(jìn)程,。相關(guān)研究論文近期發(fā)布在國(guó)際權(quán)威期刊《自然·光子》上。

切倫科夫輻射現(xiàn)象1934年被發(fā)現(xiàn)，在反質(zhì)子,、中微子振蕩等基本粒子的發(fā)現(xiàn)過程中起到了關(guān)鍵作用,，也是實(shí)現(xiàn)自由電子激光光源的有效途徑之一。而自由電子激光器由于波長(zhǎng)短,、功率大,、效率高、波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)等特點(diǎn),，可望用于研究凝聚態(tài)物理學(xué),、材料特征、反導(dǎo)彈激光武器,、雷達(dá),、等離子體診斷等，在基礎(chǔ)物理,、國(guó)防軍事,、生物醫(yī)療、信息科學(xué)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值,。

黃翊東在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)打比方說(shuō)：“若將材料中傳播的光子比作一列勻速前進(jìn)的高速火車,，高能帶電粒子只有追上火車的尾巴，也就是達(dá)到材料中的光速（光的相速度）,，才能產(chǎn)生切倫科夫輻射,?！蹦壳?，產(chǎn)生光波段切倫科夫輻射的最小電子能量最少需2萬(wàn)電子伏特，只有大型電子加速裝置才能做到,。

此次,，劉仿帶領(lǐng)博士生肖龍等人發(fā)現(xiàn)，在人工雙曲超材料中,，無(wú)論勻速運(yùn)動(dòng)的電子速度多慢都可以產(chǎn)生輻射,，即可以實(shí)現(xiàn)無(wú)閾值的切倫科夫輻射。黃翊東解釋說(shuō)：“超材料將產(chǎn)生輻射的電子能量條件完全反轉(zhuǎn),。加速電子所需能量下降幾個(gè)數(shù)量級(jí),，離不開大型加速裝置的硬約束也解除了?！?/p>

評(píng)價(jià)認(rèn)為,，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顛覆了傳統(tǒng)自由電子光源需要大型電子加速器的固有范式，使得在芯片上研究飛行電子與微納結(jié)構(gòu)的相互作用成為可能,。