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激光粒子加速器

2008-08-03 04:15:33 来源:激光之家 作者: 【 评论:0

    美国科学家Tomas Plettner在 近日出版的《物理评论快报》上报告,他和斯坦福大学、斯坦福线形加速器中心(SLAC)的同事一起,用一种波长800纳米的商用激光调节真空中运行的电子 的能量,获得了和每米递减4千万伏的电场一样的调制效果。这一技术有望发展成新型激光粒子加速器,用来将粒子加速到Tev(万亿电子伏)的量级。  

    传统的加速器必须做成几百米甚至更长的庞然大物,以将粒子能量提升到粒子物理学家所需的程度。最近几年来,科学家发展出一种主要基于激光 等离子体的技术,可获得比传统加速器更高的加速梯度,从而为缩短加速度的长度带来可能。然而,之前的一些技术往往导致同步加速器的辐射损失或降低粒子束的 质量,限制了其对粒子物理学家的吸引力。  

    斯坦福大学研究小组开发的新方法,在用激光束加速的同时,施加一个和激光同向的纵向电场,形成叠加的加速效果。电子获得的能量自然等于纵向电场和激光束单独作用施加能量之和。该装置在真空中加速电子,而不是在复杂得多的等离子体环境中。  

    在自然空间,激光的相位速度——单一波长光的传播速度——比电子的速度低,因此不会影响加速效果。然而,Plettner和同事现在用一 种镀金的带状聚合物,在电子束和光束互相作用的点上设置一条“边界线”;该线减轻了电子束和光束之间的相互影响,使两者之间产生电子加速所需的能量交换, 从而克服了这个问题。  

    “这项工作最初、最主要的动机是想探索开发粒子加速器的可能性,从而把现有直线加速器的长度缩减一个数量级。”Plettner说,“这将导致碰撞能达1Tev甚至更高的‘紧凑’型高亮度轻子碰撞的出现。”据悉,新方法还可能导致小型X射线源技术的发展。

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