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新型激光技術(shù)將有助于制造功能更強(qiáng)大且體積更小的粒子加速器 但是，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中將電子加速到如此高的能量是一項(xiàng)挑戰(zhàn)：通常，電子能量越高，粒子加速器越大。例如，為了發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子（最近觀察到的負(fù)責(zé)宇宙質(zhì)量的“上帝粒子”），瑞士歐洲核子研究組織實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家使用了27公里長的粒子加速器。 但是，如果有一種方法可以縮小粒子加速器的尺寸，在短距離內(nèi)產(chǎn)生高能電子呢？ 在《物理評論快報》上發(fā)表的一篇論文中，羅切斯特大學(xué)激光能量學(xué)實(shí)驗(yàn)室（LLE）的科學(xué)家概述了一種形成強(qiáng)激光的方法，該方法可以使電子在很短的距離內(nèi)加速到創(chuàng)紀(jì)錄能量：研究人員估計(jì)，加速器僅為類似能量裝置裝置的萬分之一，從而將加速器從羅德島（Rhode Island）的長度減少到餐桌的長度。有了這樣的技術(shù)，科學(xué)家們可以進(jìn)行桌面實(shí)驗(yàn)來探測希格斯玻色子，或者探索額外的維度和新的粒子，最終也許能實(shí)現(xiàn)愛因斯坦夢想的大統(tǒng)一理論。  該圖描繪了LLE研究人員概述的方法，該方法利用強(qiáng)激光整形以使電子在非常短的距離內(nèi)加速到更高能量。一個超短脈沖（黃色）向右傳播并從一個放射狀梯形（最右邊的元素）反射，控制每個環(huán)在從無軸突（axiparabolla）（最左邊的元素）反射之后聚焦的時間。圖片：H. Palmer and K. Palmisano LLE的科學(xué)家，論文的主要作者約翰·帕拉斯特羅（John Palastro）說：“研究基本粒子物理學(xué)需要更高能的電子。電子加速器為宇宙基本組成部分所居住的亞原子世界提供了窺鏡�！� 盡管目前這項(xiàng)研究只是理論上的研究，但LLE正在努力通過計(jì)劃在LLE上建造世界上功率最高的激光器來使其成為現(xiàn)實(shí)。這款名為EP-OPAL的激光器將使研究人員能夠創(chuàng)建出本文所述的極其強(qiáng)大的雕刻光脈沖和技術(shù)。 |
