大型加速器包括廣泛用于粒子物理研究的對撞機或各科研領域的高品質光源，是現代科學研究至關重要的研究工具。它們往往復雜昂貴且規(guī)模巨大，例如歐洲核子中心CERN的大型強子對撞機周長達27公里，美國斯坦福線性加速器國家實驗室（Stanford Linear Accelerator National Lab，SLAC）的第四代光源長達一公里。在這一領域，尾波加速成為一種近年來發(fā)展迅猛的新型加速器技術，因其超出傳統(tǒng)加速器千倍以上的超高加速梯度，有望將大型加速器和光源縮小到普通桌面規(guī)模。2007年《自然》雜志曾以“等離子體革命”來形容這種新型加速器技術，認為它將為加速器在工業(yè)、科研和醫(yī)療等領域的應用帶來革命性的變化。
等離子尾波加速的基本原理可以簡單用“光速沖浪”來比喻：當超短超強激光或電子束以接近光速在稀薄等離子體介質里傳播時，會在等離子體里留下類似船劃過水面一樣的尾跡，這就是尾波。像沖浪者一樣，被加速的帶電粒子被尾波推著以接近光速前行，并不斷獲得能量。由于尾波加速場比當前成熟技術的加速場強千倍到萬倍，所以很小的距離就能獲得極高的能量。比如一公里的傳統(tǒng)高能加速器，通過十幾厘米的尾波加速就能實現！
尾波加速概念在上世紀70年代末到80年代初在美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）由等離子體物理泰斗John Dawson教授和他的同事提出，在80年代中后期和90年代獲得了一定發(fā)展。這一階段標志性工作是UCLA 的Chan Joshi教授等人關于尾波存在和可加速性的初步實驗證明。這些工作使尾波加速從超現實的概念轉變成了實驗室中可以檢驗的現象，為尾波加速研究的初期發(fā)展做出了至關重要的貢獻。但受限于當時的實驗條件和物理理解，尾波加速還遠沒能顯示出很好的加速效果，并不被人看好。進入二十一世紀，尾波加速研究漸入佳境，迎來了快速發(fā)展期。這一方面得益于超短超強激光和超短高亮度電子束技術的飛速發(fā)展所創(chuàng)造的前所未有的實驗條件，另一方面也得益于尾場加速在物理理解上的迅速發(fā)展。
清華大學工程物理系魯巍教授目前是尾波加速領域國際公認的領軍人物，他關于三維非線性尾波結構、高效均勻加速、尾波加速穩(wěn)定性、激光尾波加速現象學理論框架等一系列理論模擬工作，以及激光和電子束驅動的高能尾波加速系列實驗工作為尾波加速諸多重要物理過程的理解奠定了基礎。2006年他從UCLA畢業(yè)，并于2011年歸國創(chuàng)建清華大學激光等離子體物理與先進加速器技術研究團隊。2007年，魯巍教授獲尾波加速領域首屆John Dawson論文獎，2014年獲國際純粹與應用物理聯合會IUPAP青年科學家獎，是世界范圍內首位獲得該獎的從事激光等離子體物理和加速器物理研究的學者，也是亞洲首位獲獎的等離子體物理學家。2006年開始，魯巍教授等人在《物理評論快報》上發(fā)表了一系列關于三維非線性尾波結構和高效均勻加速的理論文章，從原理上闡釋了高效率、低能散尾波加速的可行性。這些方案被SLAC采納為其大型研究裝置FACET的重要研究目標，并根據要求對其系統(tǒng)進行了大規(guī)模改造。
2014年11月6日，學術期刊《自然》以封面特寫形式發(fā)表了題為《等離子體尾波加速器中的高效率電子加速》的研究快報，系統(tǒng)描述了在美國斯坦福線性加速器國家實驗室大型加速器研究裝置FACET上高效率尾波加速的實驗結果。該實驗由SLAC、UCLA、清華大學等單位合作完成，首次在實驗上證實了魯巍教授等人的理論預言，是尾波加速研究一個新的重要里程碑。魯巍教授對該實驗的物理設計提供了系統(tǒng)的理論指導，并參與了實驗數據的采集與分析。該期《自然》封面以“全速前進”來形容這一重要進展，認為這是尾波加速成為未來高能加速器的關鍵一步。
