位于瑞士的歐洲核子研究組織(CERN)實(shí)驗(yàn)室的知名粒子加速器全長達(dá)17英里。(CERN)
一份新研究稱設(shè)計(jì)出一種只有桌面大的粒子加速器,就能把電子加速到現(xiàn)有大型加速器都達(dá)不到的更強(qiáng)的能量狀態(tài)。
粒子加速器是研究粒子物理的重要工具,除了用于研究,加速器在醫(yī)療診斷、腫瘤分析、測量同位素等多個(gè)領(lǐng)域也有重要用途。廣告
典型的粒子加速器占用的空間很大,位于瑞士的歐洲核研究組織(CERN)實(shí)驗(yàn)室的知名粒子加速器全長達(dá)17英里。
美國羅徹斯特大學(xué)(University of Rochester)的研究者從理論上實(shí)現(xiàn)了一種激光尾波場加速器(LWFA),稱將粒子加速到類似的強(qiáng)度,所需的體積只有普通加速器的萬分之一。
這種方法不讓激光簡單地聚在一處,而是通過特殊的光學(xué)元件將激光刻印出一定的形狀。
發(fā)明一種像圓形劇場一樣的光學(xué)元件,帶有不同半徑的同心圓臺(tái)階。用這個(gè)元件來聚焦高能激光時(shí),不同的同心圓將讓激光產(chǎn)生不同的延時(shí),相當(dāng)于把激光脈沖“刻印”成一定的形狀。
當(dāng)刻印脈沖進(jìn)入等離子體,將產(chǎn)生類似摩托艇在水面行駛留下的尾波。尾波以光速傳播開,電子就乘著尾波被加速,就像滑水者乘著船的尾流一樣。研究者稱,電子可以加速至超過光速并持續(xù)加速。
這項(xiàng)研究目前雖然還在理論階段,羅徹斯特大學(xué)的研究人員正在計(jì)劃建造一個(gè)世界上最高能的激光加速器EP-OPAL。屆時(shí)這種設(shè)備將可以把電子加速到現(xiàn)在的技術(shù)所達(dá)不到的水平,為高速粒子研究提供有力的工具。
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