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激光“钻孔”在激光驱动电子加速方面发现了新
更新时间:2019-02-27

该实验利用了极其强烈跟短的“驱动”激光脉冲,每个脉冲的峰值功率约为850万亿瓦特,并且脉冲长度约为35千万亿分之一秒(35飞秒)。峰值功率相当于同时点亮大略8.5万亿个100瓦的灯泡,只管灯泡只能点亮多少十飞秒。

在伯克利试验室激光加速器(BELLA)中心使电子加速到7.8 GeV的新纪录,超过了BELLA 在2014年宣布的4.25 GeV结果。最新研讨详见2月25日的《物理评论快报》期刊。记录成果是在2018年夏天实现的。

在劳伦斯伯克利国度实验室进行的激光等离子体实验正在推动更紧凑跟更经济的粒子加速,为高能机器供应能源 - 如X射线自由电子激光器和粒子碰撞器 - 可能让研究人员更清楚地看到分子、原子、甚至亚原子粒子的尺度。

要做到这一点,需要一个等离子通道,它将激光脉冲限度在与光纤通道光辉相同的方式。但与传统光纤不同,等离子体通道能够承受加速电子所需的超强激光脉冲。为了形成这样的等离子体通道,需要在旁边使等离子体密度较小。

美国能源部(DOE)所属的劳伦斯伯克利国家实验室近日在其官网发文称,科学家将第一个激光脉冲加热并通过等离子体进行“钻孔”,迷信家将粒子置入多少十厘米长的管中,几乎使以前的激光驱动粒子加速记载翻了一倍。

在2014年的实验中,放电用于产生等离子体通道,但为了到达更高的能量,研究职员须要等离子体的密度分布更深 - 因此它在通道旁边密度较小。在之前的尝试中,激光失去了周密的焦点并损坏了蓝宝石管。Gonsalves指出,即使激光束聚焦的较弱区域 - 即所谓的“翅膀” - 也足以用先前的技能破坏蓝宝石结构。

“仅仅制造大型等离子体波是不够的,”最新研究的第一作者Anthony Gonsalves指出。“咱们还需要在20厘米管的全体长度上创建这些波,以便将电子加速到如此高的能量。”

每一个强烈的激光脉冲都会发生一股沉重的“kick”,在等离子体内产生一股波 - 这种气体已被加热到足以产生带电粒子的气体,包括电子。电子顺着等离子体的波峰,就像顺着海浪的冲浪者一样,在20厘米长的蓝宝石管内达到破纪录的能量。