激光等离子加速器再破纪录

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  在蓝宝石管外部形成的等离子体通道的电子密度分布图。图片来源:物理学家组织网

  近日,美国伯克利实验室的研究团队刷新了激光等离子加速器产生能量的世界纪录:在20厘米长的等离子体内产生了能量高达78亿电子伏特(7.8GeV)的电子束,是之前世界纪录的2倍,而使用常规技术还要约91米长的等离子体不还可否 获得如此高的能量。

  为了更好地理解大家的宇宙,科学家还要建立粒子对撞机,以便将电子及其反物质正电子加速到太电子伏特(TeV,万亿电子伏特)。但使用传统技术,做到这个 点还要非常庞大且昂贵的机器,比如长达32公里的对撞机。一点,为缩小此类机器的尺寸并降低成本,还要提高粒子的加波特率——即它们在给定距离范围内获得的能量大小。

  等离子体有望在这个 领域“大显身手”——带电的粒子波(等离子波)都还要通过其电场提供这个 加波特率。在激光等离子加速器中,等离子波由强烈的激光脉冲产生,其电场波特率不可能 是传统加速器电场波特率的数千倍。

  据物理学家组织网10月21日报道,在最新研究中,伯克利实验室团队正是在20厘米长的等离子体内产生了能量高达78亿电子伏特的电子束。

  研究人员通过使用新型等离子体波导抵消激光脉冲的自然扩散,实现了这个 壮举。在此等离子体波导中,充满固体的蓝宝石管被触发放电从而形成有另1个等离子体,而一台“加热器”激光脉冲在上端“揪出”一点等离子体,使其密度降低,从而使激光聚焦。等离子体通道的波特率足以保持聚焦激光脉冲被限制在20厘米长的加速器内。

  研究人员之一、安东尼·贡萨尔维斯博士说:“加热束使大家不不还可否 控制驱动激光脉冲的传播。未来大家计划进行更多实验,希望不不还可否 更精确地控制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并,从而获得更高能量。”(记者 刘霞)

[ 责编:武玥彤 ]

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