本报讯（记者刁雯蕙）快电子在材料中的能量损失是惯性约束核聚变、高能量密度物理、先进材料科学等前沿领域的核心基础物理过程。材料越致密，对高速粒子的阻挡和减速能力就越强——就好比向不同密度的障碍物射击，实心钢板显然比充满孔洞的轻质海绵更能阻挡子弹。因此，电子束在物质中的阻滞过程，通常被认为主要由材料的平均密度决定。

然而，近日发表于《物理评论快报》的一项研究发现，对于具有极高能量密度的兆安培级相对论强流电子束而言，这一经典图像在复杂多孔介质中发生了反常的逆转。来自深圳技术大学、中国工程物理研究院激光聚变研究中心、南华大学等团队的研究人员在实验中观测到，平均密度极低、内部主要由真空孔隙构成的无序多孔泡沫介质，反而比更致密的材料表现出更强的电子束偏转与阻滞能力。

该研究依托中国工程物理研究院激光聚变研究中心的星光-Ⅲ高功率激光装置开展。研究团队利用该平台的高强度皮秒激光，驱动产生了具有极高能量密度的兆安培级相对论强流电子束。研究发现，当这股强流电子束进入超低平均密度的无序多孔泡沫后，其前向传播被显著削弱，电子束发生了强烈的散射、偏转和阻滞。透过低密度泡沫的高能电子数量与能量大幅下降，同时电子穿越靶背的光学渡越辐射信号显著减弱，呈现出与传统理论完全相反的趋势。这意味着，看似更空的泡沫介质，反而比更实的致密介质更能有效抑制高能电子束的穿透传输，形成明显背离传统碰撞阻滞理论预期的“反常阻滞”现象。

这种阻滞并非传统意义上由二体碰撞主导的能量损失，而是一种由材料微观结构诱发的集体输运效应。在强流电子束条件下，决定电子束传输行为和能量沉积规律的关键因素，不再只是材料有多致密，更在于材料内部架构的组织方式。研究团队将这一新发现概括为一种由微结构驱动的集体阻滞新机制。该机制为主动调控高能电子束的传输和能量沉积开辟了新途径，有望在惯性约束聚变、实验室天体物理及新型辐射源设计等方向发挥重要作用。

相关论文信息：https://doi.org/10.1103/yq7c-8bsv