德激光等離子加速器創新紀錄連續產生電子束首超三十小時

科技日報北京8月23日電 （記者劉霞）德國科學家在最新一期《物理評論》雜誌上撰文稱，他們研製的激光等離子體加速器LUX連續不斷產生電子束的時間首次超過一整天達到30小時，創下世界紀錄，這是通往未來粒子加速器的一個重要里程碑，有望讓基礎研究和醫學等領域受益。

LUX由德國電子同步加速器研究所（DESY）和漢堡大學共同開發和運營。研究人員解釋稱，在激光等離子體加速器內，激光或高能粒子束會在微管內產生等離子波。等離子體是一種氣體，其中的氣體分子被剝離了電子。LUX使用氫氣作為氣體。

研究小組負責人安德烈亞斯·邁爾解釋説：“激光脈衝以狹窄的圓盤形式穿過氣體，在此過程中，將電子從氫分子中剝離，緊隨脈衝後的電子會被位於其前方帶正電的等離子波加速。這使激光等離子加速器獲得的加速強度比現今最強大的機器能提供的加速強度高1000倍，更緊湊、功能更強大的等離子體加速器有望廣泛應用於基礎研究、醫學等多個領域。”

在破紀錄的不間斷運行中，加速器每秒能加速100000多個電子束。有了這麼龐大的數據集，科學家可以對加速器、激光器和光束的特性開展更精確地關聯和分析。邁爾説：“例如，我們可以將電子束中意想不到的變化追溯到激光器中的特定位置，從而確切知道從哪裏開始才能產生更好的粒子束。”

邁耶指出：“該系統可運行更長時間，但我們在30小時後就停止了運行。最新研究為這種創新的粒子加速器技術的穩定運行奠定了堅實基礎，將激光等離子體加速技術從實驗室轉移到實際應用的時機已經成熟。”

邁耶也強調説，在將這些設備投入實際使用之前，仍有許多技術挑戰需要克服，“但現在，我們能夠操控運行電子束線更長時間，這使我們能更好地應對這些挑戰。”

DESY加速器部門主管威姆·利曼思總結説：“這項工作表明，激光等離子體加速器可以產生可控輸出，為進一步開發該技術提供了堅實基礎。”

總編輯圈點

與大型強子對撞機等傳統的粒子加速器相比，激光等離子體加速器對粒子加速的方式完全不同。這些年，傳統的粒子加速器不斷升級，激光等離子體加速器也不斷取得新突破。幾年前，美國科研團隊曾在9公分長的等離子體管中對粒子進行加速，使其獲得相當於傳統粒子加速器能量梯度的1000倍以上的加速度，刷新了當時激光等離子體加速器的紀錄。此次新紀錄將進一步推動激光等離子體加速技術走出實驗室，走向實際應用。