粒子加速技术实现飞跃

然而，真正大型的粒子加速器有一个问题，那就是它们非常昂贵，而且会消耗大量的电力。比如大型强子对撞机，耗资41亿美元只是为了建造。所以物理学家真正想要的是一种不那么庞大和昂贵的方法来完成工作。

这就是为什么人们对这个消息如此兴奋欧洲核子研究中心研究人员已经成功测试了一种通过质子驱动的等离子体韦克菲尔德加速将电子加速到高能量的新方法。该方法涉及到利用强质子团产生波等离子体这是一锅电离原子的汤。然后电子乘风加速，就好像它们是亚原子尺度的冲浪者。

在测试运行中高级尾流场实验(AWAKE)今年5月，欧洲核子研究中心的研究人员成功做到了使用方法在10米(32.8英尺)的距离内将电子加速到2千兆电子伏(GeV)的能量。

这段视频是Edda Gschwendtner，欧洲核子研究中心AWAKE的项目负责人解释了加速器的概念，以及为什么蛋白质驱动的等离子尾流场加速器是如此重大的突破:

其他研究人员称赞了欧洲核子研究中心的成就。霍根说:“这项技术可以让欧洲核子研究中心的设施有一种新的紧凑方式来产生高能电子，这种电子可以与固定目标或质子束相撞，从而为粒子物理学家提供一种新的工具，以了解基本粒子和控制它们相互作用的力。”

“这一结果对高能物理学的未来很重要，因为它可能为基于等离子尾流场加速的1 TeV电子加速器开辟一条道路，”加州大学洛杉矶分校加速器和束流动力学教授、该大学的加速器和束流动力学主任詹姆斯·罗森茨威格解释说粒子束物理实验室．“从引入物理原理的角度来看，这个实验是第一次——它引入了由质子束激发的等离子尾流场。

“等离子加速器的关键优势在于可以支持大的加速电场——比传统加速器大1000倍。原则上质子的使用可以使束流具有更大的可用总能量来加速，”罗森茨威格在电子邮件中说。

霍根在SLAC的团队开发了一种不同的等离子尾迹场加速方法，这种方法依赖于插入等离子体中的电子束来产生波，其他电子可以在波上运动。但无论使用哪种方法，等离子体都提供了一种突破传统加速器限制的方法。

霍根说:“尽管这些机器的精度和成功，但它们的尺寸和成本已经接近社会所能承受的极限。”“对于加速电子的机器来说，大小与我们可以向粒子添加能量的最大速率有关。使用金属结构的传统技术，我们无法进一步提高这一速度，因为磁场变得如此之大，以至于材料在极端力下会分解。等离子体，一种电离气体，已经被分解，可以支持更大的场，如果操作得当，可以以更大的速度给粒子束增加能量，因此原则上以更小的占地面积到达能量前沿。

霍根说:“许多研究小组已经证明，我们可18新利最新登入以利用等离子体制造高能电子束。”“下一代的大部分研究都是为了证明我们可以做到这一点，同时制造出与传统技术相当的质量和稳定性的梁。其他研究问题是如何将许多连续的浆细胞连续地串在一起以达到非常高的能量。18新利最新登入其他的挑战是了解如何加速正电子，这是一种相当于等离子体中电子的反物质。18新利最新登入展望未来，包括我在SLAC的同事在内的许多团队都希望开发出具有卓越质量的高能光束，这将在未来十年甚至更长时间内为新的科学仪器打开大门。”

AWAKE发言人告诉记者科学杂志研究人员希望在未来五年内将这项技术发展到可以用于粒子物理研究的地步。