自世界上建造第一台加速器以来，人类对微观物质世界的认识逐步深入，基础物理研究取得了巨大的成就。加速器利用一定形态的电磁场将电子、质子或重离子等带电粒子加速，是人们对物质深层结构进行研究的重要工具。加速器科学通常涉及到微波、真空、精密加工与制造、自动控制、高性能计算、数据的传输处理、等离子体和激光等众多科技领域，随着这些领域中新技术、新原理的不断涌现，加速器科学也获得了不断的发展。它的研究和发展一方面对诸如生物学、材料科学、固体物理、化学以及地质、考古等其它学科领域有着重要的应用；同时也广泛地应用于核燃料检测和肿瘤治疗等领域。可以看到，加速器科技的发展水平与国民经济和国家的地位与安全紧密相关，通常成为衡量综合国力的一项重要标志。加速器设备一般受到规模大、投资多和运行成本高昂制约，通常只存在于少数几个大型国家实验室。经费、空间和场地的限制和有限的束流时间难以满足肿瘤治疗和高亮度X光源（如四代自由电子激光）等众多的应用需要。

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，可以让加速器的尺寸缩小千倍，让应用加速器变成“台面大小”，不再“昂贵”、“庞大”，可以落户中小型实验室和研究所。北京大学激光加速器实验室国际上首次提出激光稳相加速新原理和临界密度等离子体透镜新方法，首次开展和证实稳相加速实验，两次打破了飞秒激光驱动碳离子的能量记录，有望推动新型加速器走向应用。实验室将进一步致力于开展激光等离子体相互作用过程中的加速和辐射问题研究，从理论上探索产生TeV～PeV高能粒子的可行性，同时在未来几年内建造新型超小型台面激光粒子加速器和开展癌症治疗、等离子体诊断和离子快点火聚变等应用研究。

北京大学激光加速器实验室隶属于北京大学物理学院重离子物理研究所。实验室于2005年正式开展激光等离子加速的相关研究。结合传统加速器的基础背景，团队很快在理论上取得突破。颜学庆教授团队发现在圆偏振的情况下，当激光聚焦光强和固体面密度满足一定条件时，在激光有质动力作用下形成的静电场不仅可以加速质子，而且还可以对束流进行纵向聚束：即稳相光压加速机制。

2012 年-2017 年，在科技部重大仪器专项的资助下，北京大学激光加速团队攻克了高对比度与高光强激光技术、自支撑纳米薄膜靶制备技术、超高流强离子束传输技术和激光加速器辐照研究平台等关键技术，最终建成世界上首台小型激光加速器辐照装置。

北京大学已建成CLAPA激光加速器系统

2019年，科技部进一步支持实验室“拍瓦激光质子加速器装置研究与应用示范”项目。本项目充分发挥北京大学及其合作单位在科学研究和人才培养两方面的优势，营造严谨和谐的学术环境。在北京大学众多优势学科以及其他院校单位的学科基础上，进一步整合有丰富仪器研发经验的工程技术专家，培养一批高素质、高层次、多学科交叉的综合研究人才，建立起一支高水平的激光加速器研究和应用队伍，进行重大科学仪器联合攻关。本项目主要人才包括院士 4 名（陈佳洱、贺贤土、杜祥琬、张维岩），杰青 1 名（颜学庆），青年千人（马文君、付恩刚、李博、乔宾），北京肿瘤医院主任医师（吴昊），此外还有工程师 5 名。为项目的顺利完成提供了保障。牵头单位、项目合作单位从事激光加速器和应用的固定人员有 20 多人，研究生和博士生 40 多名。项目将落地怀柔科学城“北京激光加速创新中心”。

北京激光加速创新中心效果图

北京激光加速创新研究中心选址于北京怀柔科学城基础研究聚合区（怀柔新城11街区）HR00-0011-6040地块，北至北京市轻元素量子材料交叉平台、西至怀柔青年路、南至怀柔永乐大街以北100米处、东至雁栖东七路，与北京市轻元素量子材料交叉平台项目共用同一地块，总建筑面积30000平方米，主要包括激光质子加速应用研究平台与工艺支撑平台，建成后基础设施可支撑未来激光质子放疗系统、激光驱动伽马光源伽马光源以及、激光驱动宽谱相干光源的研发，需配备研发及相关工作人员共计约300人。