伯克利实验室粒子加速器创造了新的世界纪录 2017-06-04 06:30:28

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Chuck Bednar for redOrbit.com - 您的宇宙在线美国能源部位于加利福尼亚州的劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员通过将亚原子粒子激发到紧凑型加速器记录的最高能量,创造了新的世界纪录

根据伯克利实验室的说法,完成这一壮举的团队使用专门的petawatt激光器和带电粒子气体组​​合来加速9厘米长等离子管内的电子,达到4.25千兆电子伏特的能量

这被称为激光等离子加速器,一种新兴的粒子加速器,物理学家认为可以将传统的,长达数英里的加速器缩小到可以放在桌子上的机器上,并且记录设置的短距离加速度对应于能量梯度比传统的粒子加速器大1000倍

“这一结果需要对激光和等离子进行精确控制,”伯克利实验室加速器技术和应用物理部门主任Wim Leemans博士解释说,他是新物理评论快报的主要作者,详细介绍了这一壮举

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,通过调节金属腔内的电场来加速粒子,研究人员解释说

在金属发生故障之前,这种技术每米约有100兆电子伏特,但激光等离子加速器采用完全不同的方法

在伯克利实验中,科学家将一束激光注入到一个薄的,短的稻草状管中,其中含有等离子体

激光通过带电粒子气体以及捕获自由电子并将其加速到高能量的波浪形成通道

创纪录的努力得到了伯克利实验室激光加速器(BELLA)的帮助,这是一种强大的激光器,能够产生数千瓦的功率(petawatt)

伯克利实验室物理科学副实验室主任詹姆斯西蒙斯博士称其为“Leemans博士及其团队在与BELLA的第一次竞选活动中创造破纪录的成果,这是一项非凡的成就

”Leemans博士解释说他他的同事们“强迫这个激光束进入距离大约14米的500微米的孔”,并且“BELLA激光束具有足够高的指向稳定性以允许我们使用它

”此外,他说激光脉冲,每秒发射一次,稳定在一个百分之几的范围内 - 一种“永远不可能发生”的东西,不太精确,难以控制的激光器

考虑到实验所需的高能量,研究人员在国家能源研究科学计算中心(NERSC)使用计算机模拟来测试加速器的设置,并了解不同参数如何改变结果

伯克利实验室加速器技术和应用物理部门的高级科学顾问Eric Esarey指出,由于小的变化可能会对结果产生巨大影响,因此重点关注操作区域和控制加速器的最佳方法

“为了将电子加速到甚至更高的能量--Leemans的近期目标是10千兆电子伏特 - 研究人员将需要更精确地控制激光通过的等离子体通道的密度,”实验室说

“从本质上讲,研究人员需要为光脉冲创建一个隧道,这个隧道恰好是处理更高能电子的正确形状

Leemans说未来的工作将展示一种新的等离子通道整形技术

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