“升級的激光設備為下一代粒子加速器鋪平了道路?！眮碜悦绹囊晃豢茖W家說到。美國勞倫斯伯克利國家實驗室（伯克利實驗室）的科學家們完成了世界上最強大的激光系統(tǒng)之一的重大擴展，為全球高能物理和其他領域的突破創(chuàng)造了新的機會。該擴展為伯克利實驗室激光加速器BELLA中心的千萬瓦激光創(chuàng)建了第二條光束線，使下一代粒子加速器的開發(fā)能夠應用于科學、醫(yī)學、安全和工業(yè)。第二條光束線于今年夏天上線，是BELLA和工程團隊多年規(guī)劃、設計和工程的成果。

博士后研究員 Sahel Hakimi 和研究生 Jared De Chant 在 BELLA 對 iP2 進行了調(diào)整。新設施將擴大伯克利實驗室和 LaserNetUS 社區(qū)的研究能力。

一位科學家解釋說：“我們很高興看到施工完成，并且非?？释_始第二條光束線所能實現(xiàn)的各種令人興奮的實驗?！眰鹘y(tǒng)的加速器使用射頻電磁場使粒子在幾十公里的距離上逐漸加速，因此往往體積巨大且價格昂貴。例如，著名的國際粒子加速器CERN的大型強子對撞機沿著16英里長的環(huán)形路徑加速粒子，這是一項花費數(shù)十億美元建造和運行的巨大成就。

但是在BELLA中心，科學家們利用高功率激光與等離子體相互作用產(chǎn)生的電場加速帶電粒子，創(chuàng)造出了激光等離子體加速器LPA。該團隊使用一個1皮瓦的激光，產(chǎn)生一束非常短的脈沖或“子彈”光，每秒一次，每一次的能量都是典型閃電的100倍。當激光束穿過等離子體（一種類似氣體的帶電粒子湯）時，它會產(chǎn)生一個移動的波，然后放置在該波中的帶電粒子被向前推進，就像海浪上的沖浪者一樣。（這是測試階段的事情啦，現(xiàn)在已經(jīng)升級完成啦。）這種名為wakefield方法可以產(chǎn)生比傳統(tǒng)加速器高1000倍的加速率，使LPA成為下一代更小、更便宜的加速器的有希望的候選。

第二條光束線設施設計為高度可調(diào)，能夠產(chǎn)生范圍更廣的激光局域，脈沖持續(xù)時間和脈沖能量可以獨立變化。這兩條光束線旨在串聯(lián)使用，使該系統(tǒng)成為科學和加速器技術發(fā)展的強大和通用工具。為了創(chuàng)建新的光束線，該團隊分離了一部分主激光束，并將其穿過一系列光學器件，以產(chǎn)生第二束短而強大的光脈沖，從而產(chǎn)生第二個尾場。

特別是，該系統(tǒng)的設計旨在實現(xiàn)團隊的設想，即將多個LPA模塊分段，以達到粒子對撞機所需的高電子束能量，利用第二束線的尾場進一步加速第一束線的粒子。目前正在進行實現(xiàn)這一目標的初步實驗。在他們的長期愿景中，該團隊建議堆疊額外的激光驅(qū)動模塊，以創(chuàng)建能量極高的加速器，使下一代物理發(fā)現(xiàn)能夠以成本和規(guī)模的一小部分實現(xiàn)。