新型激光粒子加速器更小卻更強

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【大紀元2020年04月12日訊】(大紀元記者張妮編譯)一份新研究稱設計出一種只有桌面大的粒子加速器,就能把電子加速到現有大型加速器都達不到的更強的能量狀態。

粒子加速器是研究粒子物理的重要工具,除了用於研究,加速器在醫療診斷、腫瘤分析、測量同位素等多個領域也有重要用途。

典型的粒子加速器占用的空間很大,位於瑞士的歐洲核研究組織(CERN)實驗室的知名粒子加速器全長達17英里。

美國羅徹斯特大學(University of Rochester)的研究者從理論上實現了一種激光尾波場加速器(LWFA),稱將粒子加速到類似的強度,所需的體積只有普通加速器的萬分之一。

這種方法不讓激光簡單地聚在一處,而是通過特殊的光學元件將激光刻印出一定的形狀。

發明一種像圓形劇場一樣的光學元件,帶有不同半徑的同心圓臺階。用這個元件來聚焦高能激光時,不同的同心圓將讓激光產生不同的延時,相當於把激光脈衝「刻印」成一定的形狀。

當刻印脈衝進入等離子體,將產生類似摩托艇在水面行駛留下的尾波。尾波以光速傳播開,電子就乘著尾波被加速,就像滑水者乘著船的尾流一樣。研究者稱,電子可以加速至超過光速並持續加速。

這項研究目前雖然還在理論階段,羅徹斯特大學的研究人員正在計劃建造一個世界上最高能的激光加速器EP-OPAL。屆時這種設備將可以把電子加速到現在的技術所達不到的水平,為高速粒子研究提供有力的工具。◇

責任編輯:朱涵儒

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