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研究人員利用臺式激光系統(tǒng)產(chǎn)生超快電子 在大規(guī)模粒子加速器中，亞原子粒子（如電子）被加速到與光速相當(dāng)?shù)某咚伲蚰繕?biāo)表面。加速的亞原子粒子的碰撞會產(chǎn)生獨(dú)特的相互作用，使科學(xué)家能夠更深入地了解物質(zhì)的基本性質(zhì)。 傳統(tǒng)上，基于激光的粒子加速器需要昂貴的激光器（在100萬至2000萬美元的范圍內(nèi)），并且包含在大型國家設(shè)施中。如此復(fù)雜的設(shè)置能夠?qū)㈦娮蛹铀俚秸纂娮臃兀∕eV）的能量。但是，成本僅為目前使用的激光器的一小部分的更簡單的激光器是否可用于設(shè)計(jì)類似的粒子加速方案？ 在令人興奮的飛躍中，海德拉巴塔塔基礎(chǔ)研究所（TIFRH）的科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種優(yōu)雅的解決方案，成功地以先前認(rèn)為必要的激光強(qiáng)度的很小一部分（小100倍）產(chǎn)生了MeV（106eV）溫度電子。 這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《通訊物理學(xué)》雜志上。  實(shí)驗(yàn)示意圖和觀察結(jié)果 該技術(shù)實(shí)施了兩個(gè)激光脈沖；首先在微滴中產(chǎn)生微小的受控爆炸，然后是第二個(gè)脈沖，以加速電子達(dá)到兆電子伏特（MeV）的能量。更令人興奮的是，他們使用的激光比以前認(rèn)為需要的少了100倍，使未來研究更容易獲得和多樣化。由于能夠產(chǎn)生高能電子束，用于非破壞性測試、成像、斷層掃描和顯微鏡等應(yīng)用，并且可以影響材料科學(xué)到生物科學(xué)，這一發(fā)現(xiàn)的影響可能是巨大的。 TIFRH研究人員開發(fā)的裝置使用 millijoule 級的激光，以每秒 1000 脈沖的速率發(fā)射超短 25 fs 脈沖，并用于動(dòng)態(tài)雕刻直徑為 15 µm 的微滴。這種動(dòng)態(tài)目標(biāo)成形涉及兩個(gè)串聯(lián)工作的激光脈沖。第一個(gè)脈沖在液滴中形成凹面，第二個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)靜電等離子體波，將電子推進(jìn)到 MeV 能級。 等離子體中的靜電波振蕩很像你在池塘中扔石頭時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械擾動(dòng)。在這里，激光在電子海中產(chǎn)生擾動(dòng)，并產(chǎn)生“電子海嘯”，就像海岸的波浪飛濺一樣，使高能電子破碎。該過程產(chǎn)生兩個(gè)電子束，每個(gè)電子束都有不同的溫度成分：200keV和1MeV。 這項(xiàng)創(chuàng)新使用適合放在桌面上的激光器產(chǎn)生超過4 MeV的定向電子束，使其成為改變游戲規(guī)則的工具，用于跨不同科學(xué)領(lǐng)域的時(shí)間分辨微觀研究。 相關(guān)鏈接：https://phys.org/news/2024-03-generate-super-fast-electrons-table.html 論文鏈接：https://dx.doi.org/10.1038/s42005-024-01550-8 |
