等离子体是由大量自由电子和带正电离子组成的气体。当物质进入高能状态时形成等离子体，因此常被称为“物质的第四态”。当气体受到能量输入（如高温、强电场或辐射作用）时，其原子或分子会发生部分或完全电离，释放出可以独立运动的电子，从而形成等离子体。尽管其中含有大量带电粒子，但由于正负电荷总体上相互平衡，系统整体仍保持电中性。与普通气体相比，等离子体表现出显著不同的物理性质，例如高电导率、对外加电磁场的强响应，以及包括电磁波与等离子体波激发在内的复杂集体行为。

自然界与技术中的典型等离子体包括太阳、闪电、极光，以及人造系统如可控核聚变装置和等离子体推进器等。通过高强度激光或粒子束轰击靶材，可以在实验室中产生能量密度超过 10^5 J/cm^3的高能量密度等离子体。这种物质状态的研究是当前国际上重要的交叉前沿方向之一，对于惯性约束聚变、粒子加速器、辐射源、天体物理以及材料科学等领域具有重要的科学意义和应用价值。高能量密度等离子体的时空演化过程中，动理学效应起着关键作用，并直接影响多个核心科学目标的实现，例如惯性约束聚变中的高能增益、等离子体加速器中的高加速效率、紧凑型光源中的高亮度输出，以及实验室天体物理中的高保真模拟等。我们主要采用理论分析与数值计算方法，研究这些等离子体中的关键物理过程，包括加速、辐射、自旋翻转、不稳定性以及动力学湍流等问题，从而为实际应用提供理论指导。 具体相关应用包含以下三类：1. 激光惯性约束聚变中的等离子体物理。2. 激光等离子体驱动的加速器与辐射源。3. 相对论天体等离子体物理。

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070201-理论物理

高能量密度等离子体中的加速、辐射、不稳定性、动理学湍流
激光等离子体加速器、辐射源

2015-09--2020-07   北京大学 物理学院   核技术 博士学位
2011-09--2015-07   北京大学 物理学院   物理学 学士学位

2020--2023：马克斯普朗克核物理所 博士后

2023--2024：斯坦福大学 博士后

2024--今天：中国科学院理论物理研究所 副研究员

2025-03-01-今,2025国际激光物理学术委员会委员, 学术委员
2025-01-30-今,全国束流物理青年科学家论坛青年委员, 学术委员
2021-10-01-今,美国物理学会期刊评审, 期刊评审人
2020-01-01-今,美国物理联合会期刊评审, 期刊评审人
2020-01-01-今,英国物理学会期刊评审, 期刊评审人

1. Y. Shou, Z. Gong, K. H. Pae, J. W. Yoon, J. H. Sung, S. K. Lee, S. Y. Kim, S. H. Kim, X. Wu, X. Yan, I. W. Choi, C. H. Nam, “Proton Acceleration Associated with Sheet Crossing in Petawatt-Laser-Irradiated Nanometer Foils”, Phys. Rev. Lett. 135, 215002 (2025)
2. L Reichwein, Z Gong, C Zheng, L L Ji, A Pukhov and M Büscher, “Plasma acceleration of polarized particle beams”, Rep. Prog. Phys. 88 117001 (2025)
3. Z. Gong, K. Z. Hatsagortsyan, C. H. Keitel, “Spin-Polarized Condensed Plasmoids in Radiation Reaction Dominated Magnetic Reconnection”, Phys. Rev. Lett. 135, 045101 (2025)
4. Z. Gong, S. Cao, J. P. Palastro, M. R. Edwards, “Laser Wakefield Acceleration of Ions with a Transverse Flying Focus”, Phys. Rev. Lett. 133, 265002 (2024)
5. Z. Gong, X. Shen, K. Z. Hatsagortsyan, C. H. Keitel, “Electron slingshot acceleration in relativistic preturbulent shocks explored via emitted photon polarization”, Phys. Rev. Lett. 131, 225101 (2023)
6. Z. Gong, K. Z. Hatsagortsyan, C. H. Keitel, “Electron Polarization in Ultrarelativistic Plasma Current Filamentation Instabilities”, Phys. Rev. Lett. 130, 015101 (2023)
7. Z. Gong, K. Z. Hatsagortsyan, C. H. Keitel, “Retrieving Transient Magnetic Fields of Ultrarelativistic Laser Plasma via Ejected Electron Polarization”, Phys. Rev. Lett. 127, 165002 (2021)
8. P. Wang, Z. Gong, S. Lee, Y. Shou, Y. Geng, C. Jeon, I. Kim, H. Lee, J. Yoon, J. Sung, S. Lee, D. Kong, J. Liu, Z. Mei, Z. Cao, Z. Pan, I. Choi, X. Yan, C. Nam, W. Ma, “Super-Heavy Ions Acceleration Driven by Ultrashort Laser Pulses at Ultrahigh Intensity”, Phys. Rev. X 11 (2), 021049, (2021)
9. Z. Gong, F. Mackenroth, T. Wang, X. Yan, T. Toncian, and A. Arefiev, “Direct laser acceleration of electrons assisted by strong laser-driven azimuthal plasma magnetic fields”, Phys. Rev. E 102,013206 (2020)
10. J. Bin, M. Yeung, Z. Gong, H. Wang, C. Kreuzer, M. Zhou, M. Streeter, P. Foster, S. Cousens, B. Dromey, et al., “Enhanced laser-driven ion acceleration by superponderomotive electrons generated from near-critical-density plasma”, Phys. Rev. Lett. 120, 074801 (2018)

个人学术简介：弓正，曾在北京大学学习，毕业后受聘于德国马普核物理所、美国斯坦福大学从事博士后研究；2024年回国，进入理论所工作。聚焦于高能量密度等离子体动理学效应的理论研究，在等离子体粒子加速、辐射、自旋翻转、不稳定性、湍流等方面，完成多项具有世界影响力的科研工作。提出了“辐射自旋极化等离子体”，并通过辐射自旋效应将描述等离子体的相空间从6维(x,y,z,px,py,pz)拓展至9维(x,y,z,px,py,pz,sx,sy,sz)，为理解等离子体提供了新的有效信息自由度，并基于此预言了：激光等离子体通道中的磁岛结构、流丝不稳定性中的拓扑形态、相对论激波中的弹弓加速、强场磁重联中的螺旋吸引子、动理学湍流的电磁耗散等新机制。相关成果作多次被国际权威综述期刊和学术媒体重点引用报道。

1. Laser Wakefield Acceleration of Ions with a Transverse Flying Focus, 33th Annual International Laser Physics Workshop, Szeged, Hungary, June 2025 (Invited)
2. Retrieving transient relativistic plasma dynamics via spin-polarization signals, 8th Asia Pacific Conference on Plasma Physics, Malacca, Malaysia, Nov 2024 (Invited)
3. Ultrarelativistic spin-polarized plasma, The 1st workshop on New Opportunities of Strong-Field Quantum Electrodynamics, Beijing, China, August 2024 (Invited)
4. New regimes of charged particle dynamics in relativistic beam- and laser-driven plasmas, The 7th International Conference on Matter and Radiation at Extremes (ICMRE2024), Hangzhou, China. May 2024 (Invited)
5. Plasma microdynamics in relativistic current filamentation and collisionless shock precursors, Plasma Science and Technology Seminar Series, Stanford University, USA, Nov 2023 (Invited)
6. Ultrarelativistic spin-polarized plasma, 65th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics, Denver, Colorado, USA, Oct 2023 (Invited)
7. Electron polarization in plasma current filamentation instabilities, Kaffeepalaver at the Max Planck Institute for Nuclear Physics, Heidleberg, Germany, April, 2023 (Invited)
8. Deciphering in situ electron dynamics of ultrarelativistic plasma via polarization pattern of emitted gamma-photons, 6th Asia Pacific Conference on Plasma Physics, e-conference, October, 2022 (Invited)
9. Deciphering electron acceleration dynamics of ultrarelativistic plasma via polarization pattern of emitted gamma-photons, QED Laser Plasma International workshop 2022, Dresden, Germany, September 2022 (Invited)
10. Ultra-relativistic spin-polarized plasma driven by high-intensity laser pulses, 36th European Conference on Laser Interaction with Matter (ECLIM2022), Frascati, Italy, September 2022 (Invited)

1. 北京大学(物理学院重离子所 激光加速实验室) 颜学庆教授

2. 马克斯普朗克·核物理所(理论组) Prof. Christoph Keitel

3. 加州大学圣地亚哥分校(机械航天系) Prof. Alexey Arefiev

4. 斯坦福大学(机械工程系) Prof. Matthew Edwards

现指导学生

魏小淳  硕士研究生  070201-理论物理  

刘鹏(2025年~)