來自美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)借助世界上最強(qiáng)大的激光器之一對(duì)亞原子粒子進(jìn)行加速，使其達(dá)到了突破小型加速器記錄的最高能量狀態(tài)。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期的《物理評(píng)論快報(bào)》上。

    實(shí)驗(yàn)中，研究人員在9公分長(zhǎng)的等離子體管中對(duì)粒子進(jìn)行加速，使其達(dá)到4.25千兆電子伏特。在如此短的距離內(nèi)，粒子獲得的加速度相當(dāng)于傳統(tǒng)粒子加速器能量梯度的1000倍以上，刷新了激光等離子體加速器的記錄。

    這一結(jié)果是憑借伯克利實(shí)驗(yàn)室激光加速器（BELLA）實(shí)現(xiàn)的。去年進(jìn)入應(yīng)用的BELLA屬于激光等離子體加速器，它能夠制造出佩塔瓦級(jí)（10的15次方瓦特）的能量。物理學(xué)家認(rèn)為這種新型粒子加速器可將傳統(tǒng)的長(zhǎng)達(dá)幾公里的粒子加速器壓縮成可以放在桌子上的設(shè)備。

    傳統(tǒng)的粒子加速器如歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，長(zhǎng)達(dá)17公里，通過調(diào)節(jié)金屬腔內(nèi)的電場(chǎng)對(duì)粒子進(jìn)行加速。其局限性是在金屬腔發(fā)生故障之前最高只能將粒子加速到每米100兆電子伏特。

    據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)12月9日?qǐng)?bào)道，激光等離子體加速器采取的是完全不同的方式。在這次實(shí)驗(yàn)中，激光脈沖被發(fā)射到一個(gè)裝有等離子體的又短又細(xì)的中空管中。激光在等離子體中生成一個(gè)通道和捕捉自由電子的波，并將電子加速到高能狀態(tài)。原理和沖浪者從波浪表面滑下時(shí)獲得加速度有點(diǎn)類似。

    該研究團(tuán)隊(duì)的短期目標(biāo)是將粒子加速到10千兆電子伏特——這意味著更精確地控制等離子體通道的濃度。也就是說，研究人員需要為激光脈沖創(chuàng)造出結(jié)構(gòu)合適的通道讓更高能量的自由電子通過。論文第一作者艾瑞克·利曼斯表示，該團(tuán)隊(duì)將在未來的工作中展示關(guān)于等離子體通道構(gòu)造的新技術(shù)。（劉園園）