欧洲核子研究委员会着手测试迷你加速器

大型强子对撞机

世界上最大的粒子加速器——大型强子对撞机(LHC)迎来了一台新机器。这一次，重点是保持它的小。

最近，欧洲核研究委员会(CERN)理事会批准增加对一项名为“高级清醒”的既定实验的资助。欧洲粒子物理研究所是欧洲领先的粒子物理实验室，位于瑞士日内瓦附近。“清醒”计划明年开始，将通过“冲浪”等离子体中产生的电荷波来加速粒子。这是一种使未来加速器能够以更高的能量探索物质和自然力的方法，而不需要通常增加设备的尺寸和成本。

尽管在20世纪30年代LHC达到其使用寿命时，建造更大机器的计划正在进行中，但许多人担心加速器的尺寸已经接近极限，这样的计划实施起来可能过于昂贵。

“当你看到这些机器的估计成本和规模时，你会明白可能需要一个新的突破性系统。”德国高能物理实验室——DESY加速器的物理学家尼克·沃克说。

传统的对撞机，例如27公里长的LHC，使用电场来移动带电粒子通过通道。电场在一定的频率下从正变到负，这意味着粒子被不断向前推动，每次推动都获得能量。然而，这种类型的对撞机使用由金属壁制成的空腔。如果电场太强，空腔会产生火花。因此，进一步增加粒子速度和能量的唯一方法是加长通道。

马克斯·普朗克物理研究所的物理学家艾伦·考德威尔说，等离子体尾场加速器最早是在20世纪70年代提出来打破这个循环的。它们通过等离子体发送带电粒子或激光脉冲，从而导致电子和带正电的离子在尾场振荡。由此产生的正负电荷交替区域形成“波”，进一步加速带电粒子。只要在正确的时间注射，这些粒子就能有效地“冲浪”。关键是，由于电场比传统的对撞机强，在相同距离的加速度可以达到后者的1000倍。这种加速器作为原型存在于世界各地的几个设备中，但是“清醒”将是欧洲核子研究中心对这项技术的首次测试。(宗华)

中国科学新闻(2015-10-14第三版国际版)

阅读更多

《自然》杂志的相关报道