世界紀(jì)錄-低吃水電子束驅(qū)動(dòng)高等離子尾流

DESY的科學(xué)家們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了新型等離子體粒子加速器的可用性的里程碑。使用PITZ加速器的電子束，DESY的Zeuthen工廠的光注射器測(cè)試設(shè)施，DESY物理學(xué)家Frank Stephan和他的團(tuán)隊(duì)，作為LAOLA合作的一部分，加速了等離子尾流中的電子，提高了證據(jù)加速度和驅(qū)動(dòng)梁減速。這種所謂的變壓器比定義了這種等離子加速器中可實(shí)現(xiàn)的能量增益。他們的研究結(jié)果現(xiàn)已發(fā)表在“ 物理評(píng)論快報(bào)”上。

基于等離子體的粒子加速是一種新穎的加速器技術(shù)，其利用在等離子體中實(shí)現(xiàn)加速場(chǎng)強(qiáng)度的可能性超過傳統(tǒng)加速器的三個(gè)數(shù)量級(jí)。在等離子體加速器方案的情況下，一對(duì)兩個(gè)電子束被射入電離氣體(等離子體)，其中第一個(gè)高能量“驅(qū)動(dòng)器” - 發(fā)射驅(qū)動(dòng)等離子體喚醒。第二個(gè)“目擊者”群體，在第一個(gè)以大約5皮秒(百萬分之一秒)延遲的速度落后，在等離子體喚醒中加速，就像沖浪者乘坐船只一樣。

驅(qū)動(dòng)等離子體尾流的電子在此過程中減速并充當(dāng)加速的能量源。加速和減速之比是上述變壓器比。高變壓比對(duì)應(yīng)于船，輕輕滑過水但在船尾產(chǎn)生高速尾流。對(duì)于迄今為止在等離子體尾場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中使用的電子束，變壓器比率限制為2.PITZ的實(shí)驗(yàn)旨在突破這一限制，這可以通過使用PITZ提供的特殊形成的電子束來實(shí)現(xiàn)。利用該設(shè)施的靈活光電陰極激光器，研究人員首次能夠通過不對(duì)稱的三角形驅(qū)動(dòng)器束來研究等離子體加速度。隨著這一至關(guān)重要的改進(jìn)，變壓比為4。

“我們的技術(shù)的應(yīng)用可以將未來等離子加速器的長度減少一半以上”，該研究的第一作者Gregor Loisch說。“現(xiàn)在我們知道通?？梢詫?shí)現(xiàn)如此高的變壓器比率，我們將改進(jìn)我們的方法，以便在更高的加速區(qū)域?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)。”

特別是高可實(shí)現(xiàn)的加速場(chǎng)強(qiáng)使得等離子體加速成為新型粒子加速器最有希望的候選者之一。增加場(chǎng)強(qiáng)允許以恒定的加速能量縮小加速長度，這將降低建造和操作這種未來設(shè)施的成本。

在PITZ進(jìn)行的研究可以減少所需傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)梁加速器的能量并進(jìn)一步降低成本。

如今，世界上只有少數(shù)設(shè)施能夠生產(chǎn)出所需的柔性電子束。研究加速器PITZ的其他重要資產(chǎn)除了其束成形能力外，還有各種診斷功能，可精確測(cè)量電子束，并為這種加速器實(shí)驗(yàn)提供足夠的光束時(shí)間。

除了增加目前每米3.6兆伏(MV / m)的相對(duì)適中的加速場(chǎng)強(qiáng)度外，科學(xué)家還將重點(diǎn)關(guān)注在進(jìn)一步研究中提高束形成靈活性。