世界紀錄-低吃水電子束驅動高等離子尾流

DESY的科學家們已經實現(xiàn)了新型等離子體粒子加速器的可用性的里程碑。使用PITZ加速器的電子束，DESY的Zeuthen工廠的光注射器測試設施，DESY物理學家Frank Stephan和他的團隊，作為LAOLA合作的一部分，加速了等離子尾流中的電子，提高了證據(jù)加速度和驅動梁減速。這種所謂的變壓器比定義了這種等離子加速器中可實現(xiàn)的能量增益。他們的研究結果現(xiàn)已發(fā)表在“ 物理評論快報”上。

基于等離子體的粒子加速是一種新穎的加速器技術，其利用在等離子體中實現(xiàn)加速場強度的可能性超過傳統(tǒng)加速器的三個數(shù)量級。在等離子體加速器方案的情況下，一對兩個電子束被射入電離氣體(等離子體)，其中第一個高能量“驅動器” - 發(fā)射驅動等離子體喚醒。第二個“目擊者”群體，在第一個以大約5皮秒(百萬分之一秒)延遲的速度落后，在等離子體喚醒中加速，就像沖浪者乘坐船只一樣。

驅動等離子體尾流的電子在此過程中減速并充當加速的能量源。加速和減速之比是上述變壓器比。高變壓比對應于船，輕輕滑過水但在船尾產生高速尾流。對于迄今為止在等離子體尾場實驗中使用的電子束，變壓器比率限制為2.PITZ的實驗旨在突破這一限制，這可以通過使用PITZ提供的特殊形成的電子束來實現(xiàn)。利用該設施的靈活光電陰極激光器，研究人員首次能夠通過不對稱的三角形驅動器束來研究等離子體加速度。隨著這一至關重要的改進，變壓比為4。

“我們的技術的應用可以將未來等離子加速器的長度減少一半以上”，該研究的第一作者Gregor Loisch說。“現(xiàn)在我們知道通?？梢詫崿F(xiàn)如此高的變壓器比率，我們將改進我們的方法，以便在更高的加速區(qū)域實現(xiàn)這一目標。”

特別是高可實現(xiàn)的加速場強使得等離子體加速成為新型粒子加速器最有希望的候選者之一。增加場強允許以恒定的加速能量縮小加速長度，這將降低建造和操作這種未來設施的成本。

在PITZ進行的研究可以減少所需傳統(tǒng)驅動梁加速器的能量并進一步降低成本。

如今，世界上只有少數(shù)設施能夠生產出所需的柔性電子束。研究加速器PITZ的其他重要資產除了其束成形能力外，還有各種診斷功能，可精確測量電子束，并為這種加速器實驗提供足夠的光束時間。

除了增加目前每米3.6兆伏(MV / m)的相對適中的加速場強度外，科學家還將重點關注在進一步研究中提高束形成靈活性。