質(zhì)子驅動(dòng)等離子體尾波場(chǎng)加速測試成功
英國《自然》雜志29日在線(xiàn)發(fā)表了一項粒子物理學(xué)重磅研究：英國科學(xué)家團隊詳細報告了質(zhì)子驅動(dòng)等離子體尾波場(chǎng)加速的首次演示。該實(shí)驗結果預示著(zhù)，人類(lèi)向建造未來(lái)的高能粒子加速器更進(jìn)一步。
高能粒子是現代粒子散射實(shí)驗中的“炮彈”，是研究物質(zhì)基元結構的最有用工具，因而對于科學(xué)界更好地理解基本粒子來(lái)說(shuō)，高能粒子加速器至關(guān)重要，其通過(guò)對粒子和現象的觀(guān)測分析，不斷加深人類(lèi)對物質(zhì)微觀(guān)結構的認識。
等離子體尾波場(chǎng)加速具有建造下一代體型更小、功能更強大的粒子加速器的潛力。這項技術(shù)實(shí)現高能加速的方式，通常是讓單個(gè)強激光脈沖或一束電子激發(fā)出一個(gè)等離子體波(尾波場(chǎng))，再讓電子等粒子利用這種波實(shí)現高能加速、獲得高能量。
此次，英國倫敦大學(xué)學(xué)院物理學(xué)家馬修·溫及其同事報告稱(chēng)，在高級尾波場(chǎng)實(shí)驗(awake)項目進(jìn)行的首次質(zhì)子驅動(dòng)等離子體尾波場(chǎng)加速演示中，若干質(zhì)子束驅動(dòng)形成了尾波場(chǎng)——而電子則被注入這個(gè)尾波場(chǎng)。質(zhì)子驅動(dòng)能讓電子在一次加速階段內就加速至高能量，而其他等離子體尾波場(chǎng)加速技術(shù)則需要多個(gè)加速階段才可以。
研究團隊表示，他們在10米的等離子體設備中，檢測到了最高能量達2gev的被加速電子。
目前，這一項目處于研究初期階段，不過(guò)，質(zhì)子驅動(dòng)等離子體加速的首次測試結果已經(jīng)讓物理學(xué)界備受鼓舞。
從上世紀50年代開(kāi)始，由于高能加速器技術(shù)脫胎換骨，被加速粒子的能量越來(lái)越高，因此在不同的時(shí)期，人們對“高能”的定義是不同的。但可以說(shuō)，高能粒子幾乎是到迄今為止粒子物理學(xué)家們唯一的工具。正是憑借它們，以及不斷進(jìn)步的高能粒子加速器，物理學(xué)才得以持續發(fā)展。(記者張夢(mèng)然)
