激光等离子加速器破纪录:0.2米内产78亿电子伏特电子束

激光等离子加速器破纪录:0.2米内产78亿电子伏特电子束
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最近,美国伯克利实验室的研究团队为激光等离子体加速器产生的能量创造了新的世界纪录:在20厘米内能量为78亿电子伏特(7.8 GeV)的电子束长等离子体是前世界。记录是以前的两倍,使用常规技术需要约91米的等离子体才能获得如此高的能量。

为了更好地了解我们的宇宙,科学家需要建立一个粒子对撞机,以将电子及其反物质正电子加速到TeV(电视,兆伏)。但是使用传统技术时,这需要非常大且昂贵的机器,例如32公里的对撞机。因此,为了减小这种机器的尺寸和成本,必须增加颗粒的加速度,即,它们在给定距离范围内获得的能量。

等离子有望在这一领域“展现其才华”。 带电粒子波(等离子波)可以通过其电场提供这种加速。在激光等离子体加速器中,等离子体波是由强激光脉冲产生的,并且其电场强度可能是常规加速器的电场强度的数千倍。

根据10月21日报道的物理学家组织网络的最新研究,伯克利实验室团队在20厘米长的等离子体中产生了具有78亿电子伏特能量的电子束。

研究人员通过使用新型等离子波导来抵消激光脉冲的自然扩散来实现这一壮举。在此等离子波导中,触发充有气体的蓝宝石管放电以形成等离子,“加热器”激光脉冲在中部“拉”一些等离子以降低其密度,从而聚焦激光。等离子体通道的强度足以将聚焦的激光脉冲限制在20厘米长的加速器内。

其中一位研究人员AnthonyGonalves博士说:“加热束使我们能够控制驱动激光脉冲的传播。将来,我们计划进行更多实验,以期更精确地控制等离子体波。电子注入以获得更高质量的电子束,并将多相耦合在一起以获得更高的能量。”

总编辑圈

加速器可以在微小的颗粒上积累大量能量,并使这些颗粒正面碰撞。通常,加速器需要较大的圆形轨道。如果您学会快速工作,那就像功夫中的“英寸”,大大增强了加速器的功能。目前,在世界上有一些构建线性或圆形下一代加速器的想法。如果可以应用卓越的加速机制,则下一代加速器的可行性将大大提高。

(原标题:激光等离子体加速器打破记录:0.2米内的78亿电子伏特电子束)

(编辑:DF318)

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