德國科學家在最新一期《物理評論》雜志上撰文稱,他們研制的激光等離子體加速器LUX連續(xù)不斷產(chǎn)生電子束的時間首次超過一整天達到30小時,創(chuàng)下世界紀錄,這是通往未來粒子加速器的一個重要里程碑,有望讓基礎(chǔ)研究和醫(yī)學等領(lǐng)域受益。
LUX由德國電子同步加速器研究所(DESY)和漢堡大學共同開發(fā)和運營。研究人員解釋稱,在激光等離子體加速器內(nèi),激光或高能粒子束會在微管內(nèi)產(chǎn)生等離子波。等離子體是一種氣體,其中的氣體分子被剝離了電子。LUX使用氫氣作為氣體。
研究小組負責人安德烈亞斯·邁爾解釋說:“激光脈沖以狹窄的圓盤形式穿過氣體,在此過程中,將電子從氫分子中剝離,緊隨脈沖后的電子會被位于其前方帶正電的等離子波加速。這使激光等離子加速器獲得的加速強度比現(xiàn)今最強大的機器能提供的加速強度高1000倍,更緊湊、功能更強大的等離子體加速器有望廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)研究、醫(yī)學等多個領(lǐng)域。”
在破紀錄的不間斷運行中,加速器每秒能加速100000多個電子束。有了這么龐大的數(shù)據(jù)集,科學家可以對加速器、激光器和光束的特性開展更精確地關(guān)聯(lián)和分析。邁爾說:“例如,我們可以將電子束中意想不到的變化追溯到激光器中的特定位置,從而確切知道從哪里開始才能產(chǎn)生更好的粒子束?!?/p>
邁耶指出:“該系統(tǒng)可運行更長時間,但我們在30小時后就停止了運行。最新研究為這種創(chuàng)新的粒子加速器技術(shù)的穩(wěn)定運行奠定了堅實基礎(chǔ),將激光等離子體加速技術(shù)從實驗室轉(zhuǎn)移到實際應(yīng)用的時機已經(jīng)成熟?!?/p>
邁耶也強調(diào)說,在將這些設(shè)備投入實際使用之前,仍有許多技術(shù)挑戰(zhàn)需要克服,“但現(xiàn)在,我們能夠操控運行電子束線更長時間,這使我們能更好地應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。”
DESY加速器部門主管威姆·利曼思總結(jié)說:“這項工作表明,激光等離子體加速器可以產(chǎn)生可控輸出,為進一步開發(fā)該技術(shù)提供了堅實基礎(chǔ)。
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