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激光等离子加快器再破纪录 20厘米内发生了能量高达78亿电子伏特的电子束

近来,美国伯克利试验室的研讨团队改写了激光等离子加快器发生能量的国际纪录:在20厘米长的等离子体内发生了能量高达78亿电子伏特(7.8GeV)的电子束,是以前国际纪录的2倍;而运用惯例技能将需求约91米长的等离子体才干获得如此高的能量。

为了更好地了解咱们的国际,科学家需求树立粒子对撞机,以便将电子及其反物质正电子加快到太电子伏特(TeV,万亿电子伏特)。但运用传统技能,做到这一点需求十分巨大且贵重的机器,比方长达32公里的对撞机。因而,为缩小此类机器的尺度并下降本钱,有必要进步粒子的加快度——即它们在给定间隔范围内获得的能量巨细。

等离子体有望在这一范畴“大显神通”——带电的粒子波(等离子波)能够经过其电场供给这种加快度。在激光等离子加快器中,等离子波由激烈的激光脉冲发生,其电场强度可能是传统加快器电场强度的数千倍。

据物理学家组织网10月21日报导,在最新研讨中,伯克利试验室团队正是在20厘米长的等离子体内发生了能量高达78亿电子伏特的电子束。

在蓝宝石管内部构成的等离子体通道的电子密度分布图

该等离子体通道用于发生等离子体波并在20厘米范围内将电子加快至近80亿eV

图片来历:物理学家组织网

研讨人员经过运用新式等离子体波导抵消激光脉冲的天然分散,完成了这一豪举。在此等离子体波导中,充溢气体的蓝宝石管被触发放电然后构成一个等离子体;而一台“加热器”激光脉冲在中心“揪出”一些等离子体,使其密度下降,然后使激光聚集。等离子体通道的强度足以坚持聚集激光脉冲被约束在20厘米长的加快器内。

研讨人员之一、安东尼·贡萨尔维斯博士说:“加热束使咱们能够操控驱动激光脉冲的传达。未来咱们方案进行更多试验,期望能够更精确地操控等离子体波中的电子注入,以获得更高质量的电子束,并将多个阶段耦合在一起,然后获得更高能量。”

总编辑圈点

加快器能够将巨大的能量累积到细小粒子上,再让粒子迎头对撞。一般来说,加快器需求一个圆形的巨大轨迹。假如学会方寸间快速发力,那就像功夫里的“寸拳”,大大增强了加快器的威力。现在国际上有一些制作下一代加快器的主意,或为直线或为环形,假如能运用更优越的加快机制,那么下一代加快器的可行性将明显增加。

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