激光等離子體加速器創(chuàng)出加速新紀錄

    來自美國勞倫斯伯克利國家實驗室的研究團隊借助世界上最強大的激光器之一對亞原子粒子進行加速，使其達到了突破小型加速器記錄的最高能量狀態(tài)。相關研究發(fā)表在最新一期的《物理評論快報》上。

    實驗中，研究人員在9公分長的等離子體管中對粒子進行加速，使其達到4.25千兆電子伏特。在如此短的距離內(nèi)，粒子獲得的加速度相當于傳統(tǒng)粒子加速器能量梯度的1000倍以上，刷新了激光等離子體加速器的記錄。

    這一結果是憑借伯克利實驗室激光加速器（BELLA）實現(xiàn)的。去年進入應用的BELLA屬于激光等離子體加速器，它能夠制造出佩塔瓦級（10的15次方瓦特）的能量。物理學家認為這種新型粒子加速器可將傳統(tǒng)的長達幾公里的粒子加速器壓縮成可以放在桌子上的設備。

    傳統(tǒng)的粒子加速器如歐洲核子研究中心的大型強子對撞機，長達17公里，通過調(diào)節(jié)金屬腔內(nèi)的電場對粒子進行加速。其局限性是在金屬腔發(fā)生故障之前最高只能將粒子加速到每米100兆電子伏特。

    據(jù)物理學家組織網(wǎng)12月9日報道，激光等離子體加速器采取的是完全不同的方式。在這次實驗中，激光脈沖被發(fā)射到一個裝有等離子體的又短又細的中空管中。激光在等離子體中生成一個通道和捕捉自由電子的波，并將電子加速到高能狀態(tài)。原理和沖浪者從波浪表面滑下時獲得加速度有點類似。

    該研究團隊的短期目標是將粒子加速到10千兆電子伏特——這意味著更精確地控制等離子體通道的濃度。也就是說，研究人員需要為激光脈沖創(chuàng)造出結構合適的通道讓更高能量的自由電子通過。論文第一作者艾瑞克·利曼斯表示，該團隊將在未來的工作中展示關于等離子體通道構造的新技術。（劉園園）