美国激光等离子体加速器创出加速新纪录

来自美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究团队借助世界上最强大的激光器之一对亚原子粒子进行加速，使其达到了突破小型加速器记录的最高能量状态。相关研究发表在最新一期的《物理评论快报》上。

实验中，研究人员在9公分长的等离子体管中对粒子进行加速，使其达到4.25千兆电子伏特。在如此短的距离内，粒子获得的加速度相当于传统粒子加速器能量梯度的1000倍以上，刷新了激光等离子体加速器的记录。

这一结果是凭借伯克利实验室激光加速器（BELLA）实现的。去年进入应用的BELLA属于激光等离子体加速器，它能够制造出佩塔瓦级（10的15次方瓦特）的能量。物理学家认为这种新型粒子加速器可将传统的长达几公里的粒子加速器压缩成可以放在桌子上的设备。

传统的粒子加速器如欧洲核子研究中心的大型强子对撞机，长达17公里，通过调节金属腔内的电场对粒子进行加速。其局限性是在金属腔发生故障之前最高只能将粒子加速到每米100兆电子伏特。

据物理学家组织网近日报道，激光等离子体加速器采取的是完全不同的方式。在这次实验中，激光脉冲被发射到一个装有等离子体的又短又细的中空管中。激光在等离子体中生成一个通道和捕捉自由电子的波，并将电子加速到高能状态。原理和冲浪者从波浪表面滑下时获得加速度有点类似。

该研究团队的短期目标是将粒子加速到10千兆电子伏特——这意味着更精确地控制等离子体通道的浓度。也就是说，研究人员需要为激光脉冲创造出结构合适的通道让更高能量的自由电子通过。论文第一作者艾瑞克·利曼斯表示，该团队将在未来的工作中展示关于等离子体通道构造的新技术。