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激光可替代同步加速器用于加速电子?

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粒子加速不再需要数公里尺寸的加速器了。通过利用激光技术,粒子加速可在几厘米尺寸内进行。新型激光尾波场(LWFA)技术利用单个激光脉冲可将电子束加速至大型设备所达到的能量水平。由牛津大学Simon Hooker领导的团队,演示了一种改进型LWFA技术,利用激光脉冲阵列,而不是单一脉冲。这种多脉冲组合有望每秒加速千倍的电子束,相对于单脉冲方式而言,从而扩大应用的可能性。

利用LWFA技术,短而强的激光脉冲可构建等离子体密度波。电子就是利用这样的波获得能量,正如冲浪者从海洋波浪中获得能量一样。激光具有充足的能量来驱动这一过程,但是每秒只能进行几次。最新的研究表明,低能量激光脉冲阵列可以形成密度波,从而实现连续加速。这样的脉冲阵列可由数千赫兹频率产生。Hooker和他的团队已经首次通过实验验证了该过程。

通过阿普尔顿实验室的高功率激光装置,该团队重新配置了激光器发射出间隔100飞秒的激光脉冲阵列。将其注入等离子体,研究团队获得了等离子波。虽然在此次实验中并未验证等离子体波加速电子。但是,研究人员预计优化的激光器,当重复频率达到千赫兹时,产生的电子束将获得同步加速器所提供的能量。

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