據媒體報導，粒子加速的未來已經開始。對於一種全新的方法，Awake是一個很有發展前景的概念，它可以讓粒子在很短的距離內加速。這種現象的基礎是等離子體波，它可以加速電子從而使它們達到高能量。一個由馬克斯·普朗克物理研究所領導的團隊現在報告了這方面的突破。
這是他們首次能夠精確地計算出驅動等離子體中的波的質子微束產生的時間。這滿足了使用Awake技術進行碰撞實驗的一個重要前提條件。
那麼如何為電子創造出波呢？它的載體物質是等離子體（即正負電荷分離的電離氣體）。引導質子束穿過等離子體產生一種波，電子在波上行駛並被加速到高能。
Awake的質子源是歐洲核子研究中心(CERN)的SPS環，這是大型強子對撞機(LHC)周長27公里環的預加速器。它能產生約10厘米長的質子束。「然而，為了產生一個大振幅的等離子體波，質子束的長度必須要短得多–控制在毫米范圍內，」馬克斯·普朗克物理研究所的博士生Fabian Batsch指出。
為此，科學家們利用了自我調制–一種束和等離子體之間的「自然」相互作用。Batsch表示：「在這個過程中，較長的質子束被分裂成只有幾毫米長的高能質子微束從而形成了隊列束。這一過程形成了等離子體波，隨著火車通過等離子體場而傳播。」
然而加速電子並使它們碰撞則需要一個穩定和可重復的場–這正是該團隊目前找到的解決方案。「當長質子束被注入時，如果一個足夠大的電場被應用，那麼自我調制就能因此立即啟動。由於等離子體馬上形成了，我們可以精確地計算短質子微束的相位，」馬克斯·普朗克物理研究所Awake工作組的負責人Patric Muggli說道，「這讓我們可以設定隊列的速度。因此，電子在理想時刻被波捕獲並加速。」
算Awake技術仍處於開發的早期階段，但隨著向成功邁出的每一步，這種加速器技術在未來幾十年被實際使用的機會在增加。據悉。關於小型加速器項目的首套提案將最早於2024年提出。
根據Muggli的說法，新型加速器技術–等離子體尾流場加速–的優勢是顯而易見的：「有了這項技術，我們可以將加速電子達到峰值能量所需的距離縮短20倍。因此，未來的加速器可能會小得多。這意味著:更少的空間、更少的工作並由此帶來更低的成本。」
來源：cnBeta
