激光“鉆孔”在激光驅(qū)動(dòng)電子加速方面創(chuàng)造新世界紀(jì)錄
美國(guó)能源部(DOE)所屬的勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室近日在其官網(wǎng)發(fā)文稱,科學(xué)家將第一個(gè)激光脈沖加熱并通過等離子體進(jìn)行“鉆孔”,科學(xué)家將粒子置入幾十厘米長(zhǎng)的管中,幾乎使以前的激光驅(qū)動(dòng)粒子加速記錄翻了一倍。 ![]() 在勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的激光等離子體實(shí)驗(yàn)正在推動(dòng)更緊湊和更經(jīng)濟(jì)的粒子加速,為高能機(jī)器提供動(dòng)力 - 如X射線自由電子激光器和粒子碰撞器 - 可以讓研究人員更清楚地看到分子、原子、甚至亞原子粒子的尺度。 在伯克利實(shí)驗(yàn)室激光加速器(BELLA)中心使電子加速到7.8 GeV的新紀(jì)錄,超過了BELLA 在2014年宣布的4.25 GeV結(jié)果。最新研究詳見2月25日的《物理評(píng)論快報(bào)》期刊。記錄結(jié)果是在2018年夏天實(shí)現(xiàn)的。 該實(shí)驗(yàn)使用了極其強(qiáng)烈和短的“驅(qū)動(dòng)”激光脈沖,每個(gè)脈沖的峰值功率約為850萬億瓦特,并且脈沖長(zhǎng)度約為35千萬億分之一秒(35飛秒)。峰值功率相當(dāng)于同時(shí)點(diǎn)亮大約8.5萬億個(gè)100瓦的燈泡,盡管燈泡只能點(diǎn)亮幾十飛秒。 每一個(gè)強(qiáng)烈的激光脈沖都會(huì)產(chǎn)生一股沉重的“kick”,在等離子體內(nèi)產(chǎn)生一股波 - 這種氣體已被加熱到足以產(chǎn)生帶電粒子的氣體,包括電子。電子順著等離子體的波峰,就像順著海浪的沖浪者一樣,在20厘米長(zhǎng)的藍(lán)寶石管內(nèi)達(dá)到破紀(jì)錄的能量。 “僅僅制造大型等離子體波是不夠的,”最新研究的第一作者Anthony Gonsalves指出!拔覀冞需要在20厘米管的整個(gè)長(zhǎng)度上創(chuàng)建這些波,以便將電子加速到如此高的能量。” 要做到這一點(diǎn),需要一個(gè)等離子通道,它將激光脈沖限制在與光纖通道光線相同的方式。但與傳統(tǒng)光纖不同,等離子體通道可以承受加速電子所需的超強(qiáng)激光脈沖。為了形成這樣的等離子體通道,需要在中間使等離子體密度較小。 ![]() |