? 新的激光技術將允許使用功能更強大的粒子加速器_智拓通達在線
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            新的激光技術將允許使用功能更強大的粒子加速器

            點擊量:316   時間:2021-09-15 17:20

            通過觀察已被加速到極高能量的電子,科學家們能夠解開有關組成我們宇宙的粒子的線索。



            但是,在實驗室環境中將電子加速到如此高的能量是一項挑戰:通常,電子能量越高,粒子加速器越大。例如,為了發現希格斯玻色子(最近觀測到的負責宇宙質量的“上帝粒子”),瑞士歐洲核子研究組織實驗室的科學家使用了近17英里長的粒子加速器。


            但是,如果有一種方法可以縮小粒子加速器的尺寸,在距離的一小部分內產生高能電子呢?


            羅切斯特大學激光能量學實驗室(LLE)的科學家在《物理評論快報》上發表的論文中概述了一種形成強激光的方法,該方法可以使電子在很短的距離內加速以記錄能量:研究人員估計,加速器會比擬議中的記錄類似能量的裝置小10,000倍,從而將加速器從羅德島(Rhode Island)的長度減少到餐桌的長度。有了這種技術,科學家們可以進行桌面實驗來探測希格斯玻色子,或者探索存在額外的維度和新的粒子,這些粒子可以導致阿爾伯特·愛因斯坦實現宇宙統一理論的夢想。


            LLE的科學家,論文的主要作者約翰·帕拉斯特羅(John Palastro)說:“研究基本粒子物理學需要更高能的電子?!薄半娮蛹铀倨鳛橛钪婊窘M成部分所居住的亞原子世界提供了窺鏡?!?/p>

            盡管目前這項研究只是理論上的研究,但LLE正在努力通過計劃在LLE上建造世界上功率最高的激光器來使其成為現實。這款名為EP-OPAL的激光器將使研究人員能夠創建出本文所述的極其強大的雕刻光脈沖和技術。


            研究人員概述的電子加速器依靠一種革命性的技術來雕刻激光脈沖的形狀,以使它們的峰值傳播的速度快于光速。


            LLE的資深科學家,論文的作者之一達斯汀·弗洛拉(Dustin Froula)說:“這項技術可以使電子加速到超過現有技術所能達到的水平?!?/p>

            為了雕刻激光脈沖,研究人員開發了一種新穎的光學裝置,類似于圓形圓形劇場,具有波長大小的“臺階”,用于在從高功率激光器發出的同心圓環之間產生時間延遲。


            典型的透鏡將來自激光的每個光圈聚焦到距透鏡的單個距離,從而形成一個高強度光的單點。但是,研究人員沒有使用典型的透鏡,而是使用形狀奇特的透鏡,這使他們可以將每個光環聚焦到距透鏡不同的距離,從而形成一條高強度的線,而不是一個光點。


            當這種雕刻的光脈沖進入等離子體(自由移動的電子和離子的熱湯)時,它會產生喚醒,類似于摩托艇后面的喚醒。這種蘇醒以光速傳播。就像滑水者在船尾滑行一樣,電子隨后在經過雕刻的激光脈沖的尾隨時加速。


            這些“激光尾波加速器”(LWFA)于40年前首次被理論化,并通過the脈沖放大(CPA)的發明得到了發展。chi脈沖放大(CPA)是LLE于2018年諾貝爾獎獲得者Donna Strickland和Gerard Mourou共同開發的技術。

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