微小粒子加速器刚刚实现了一个重大的能源里程碑
粒子加速器在科学研究中非常有用，但是 – 就像(LHC) – 通常占用大量空间。德克萨斯大学奥斯汀分校开发的一个非凡的新系统可能会改变这一现状。
在实验中，研究人员能够使用他们的粒子加速器来产生电子束在尺寸仅为 10 厘米（4 英寸）的腔室中具有 100 亿电子伏（10 GeV）的能量。
完整的仪器从一端到另一端的长度为 20 米（66 英尺）。相比之下，其他粒子加速器可以产生 10 GeV 光束的长度约为 3 公里（几乎 2 英里）——大约是其长度的 150 倍。
显着减小系统尺寸的关键是将高能、超短激光脉冲使用撒有铝纳米颗粒的氦气。
这些粒子增强了激光从纳米颗粒中剥离的电子的能量，这些电子被推到激光的边缘，在那里它们乘着激光诱导的等离子体波，就像湖上船尾的冲浪者一样。
虽然这些波浪的强度通常是压倒性的——就像摩托艇压倒船只留下的波浪一样——但纳米颗粒提供了更高的稳定性，并允许系统缩小。
“在我们的加速器中，相当于摩托艇的是纳米粒子，它们在正确的点和正确的时间释放电子，所以它们都坐在波中，”说来自德克萨斯大学奥斯汀分校的物理学家 Bjorn Hegelich。
“我们在我们希望的时间和地点获得更多的电子，而不是在整个相互作用中统计分布，这就是我们的秘密武器。”
这种使用激光产生等离子体波的粒子加速器被称为尾场激光加速器。该团队表示，他们的高级版本可用于研究半导体、测试太空设备以及开发疗法。
所有这一切之所以成为可能，是因为这些仪器将电子（因此得名）加速到高速，产生电磁辐射的高能波，例如可用于对分子尺度过程进行成像的 X 射线。
研究人员期待进一步开发该系统，但关于电子、激光和等离子体之间的相互作用，我们仍然不完全了解。换句话说，未来还有很多令人兴奋的科学发现。
“目前，我们还没有一个令人满意的模型或实验解释来解释如此高电子能量的产生，”写研究人员在他们发表的论文中。
“目前正在研究各种理论场景，如果相关，将成为未来出版物的主题。”
该研究发表于极端情况下的物质和辐射。
