激光等离子加速器再破纪录

北京，10月22日(记者刘霞)——最近，美国伯克利实验室的研究小组创下了激光等离子体加速器产生能量的新的世界纪录:在20厘米长的等离子体中产生能量为78亿电子伏(7.8千电子伏)的电子束，这是以前世界纪录的两倍，而使用传统技术需要大约91米长的等离子体才能获得如此高的能量。

为了更好地理解我们的宇宙，科学家需要建造一个粒子对撞机来加速电子和它们的反物质正电子到TeV。然而，使用传统技术，这需要非常大和昂贵的机器，如32公里长的对撞机。因此，为了减小这种机器的尺寸和成本，有必要增加粒子的加速度——即它们在给定距离内获得的能量。

等离子体有望在这个领域“展示其威力”——带电粒子波(等离子体波)可以通过它们的电场提供这种加速。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，其电场强度可能是传统加速器的几千倍。

根据物理学家组织网络10月21日的一份报告，在最新的研究中，伯克利实验室团队在20厘米长的等离子体中产生了一束能量为78亿电子伏特的电子束。

研究人员通过使用一种新型的等离子波导来抵消激光脉冲的自然扩散，实现了这一壮举。在这种等离子体波导中，充满气体的蓝宝石管被触发放电形成等离子体，而“加热器”激光脉冲“拾取”中间的一些等离子体以降低其密度，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。

研究人员之一安东尼·贡萨尔维斯博士说:“加热光束使我们能够控制驱动激光脉冲的传播。将来，我们计划进行更多的实验，希望更精确地控制等离子体波中的电子注入，以获得更高质量的电子束，并将多级耦合在一起以获得更高的能量。”