在藍寶石管內部形成的等離子體通道的電子密度分布圖
近日，美國伯克利實驗室的研究團隊刷新了激光等離子加速器產生能量的世界紀錄：在20厘米長的等離子體內產生了能量高達78億電子伏特（7.8GeV）的電子束，是以前世界紀錄的2倍，而使用常規技術需要約91米長的等離子體才能獲得如此高的能量。
為了更好地理解宇宙，科學家需要建立粒子對撞機，以便將電子及其反物質正電子加速到太電子伏特（TeV，萬億電子伏特）。但使用傳統技術，做到這一點需要非常龐大且昂貴的機器，比如長達32千米的對撞機。因此，為縮小此類機器的尺寸並降低成本，必須提高粒子的加速度——即它們在給定距離範圍內獲得的能量大小。
等離子體有望在這一領域“大顯身手”——帶電的粒子波（等離子波）可以通過其電場提供這種加速度。在激光等離子加速器中，等離子波由強烈的激光脈衝產生，其電場強度可能是傳統加速器電場強度的數千倍。
研究人員通過使用新型等離子體波導抵消激光脈衝的自然擴散，實現了這一壯舉。在此等離子體波導中，充滿氣體的藍寶石管被觸發放電從而形成一個等離子體，而一台“加熱器”激光脈衝在中間“揪出”一些等離子體，使其密度降低，從而使激光聚焦。等離子體通道的強度足以保持聚焦激光脈衝被限製在20厘米長的加速器內。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
