【蝕刻的玻璃可以創建表頂部粒子加速器】

明道

【蝕刻的玻璃可以創建表頂部粒子加速器】

 

 

小小的加速器

兩個獨立小組的物理學家有用於加速電子通過巨大的電場梯度的小塊的玻璃上雕刻著小小的光柵。

一個團隊提高動能的電子在相同的速率作為一個常規的粒子加速器，而其他實現 10 倍。

這項技術可以一天用於製造比常規設備，把粒子光束療法的好處帶到廣泛的癌症患者小得多的表頂部加速器。

鐳射驅動的粒子加速已被深入研究的課題在過去的二十年中，有被用來加速的電子、 質子和其他帶電粒子。

雖然可以使用幾種不同的技術，但他們都涉及到發射的脈衝雷射光對準目標。

強脈衝電場對電子分開正電的原子核，創建一個很強的電場，然後可以用來加速帶電粒子。

這一最新的突破，作出獨立的兩個組： 一個在美國和其他在德國。

美國團隊由斯坦福大學的羅伯特 · Byer率領，包括物理學家 SLAC 國家加速器實驗室、 加利福尼亞大學、 洛杉磯和科技-X 公司。

在其設置中，一束電子首先加速向動能的大約 60 兆電子伏在近光使用下一個線性對撞機試驗加速器設施在 SLAC 的速度移動。

由約翰 · 布魯爾和Peter Hommelhoff的馬克斯 · 普朗克研究所的量子光學 garching，其設備適合能量較低的 28 keV 的電子，行駛速度約有三分之一的光率領另一支球隊。

 

 

斯坦福加速器

支柱和戰壕

在美國實驗中，鐳射加速度被進行第一次發射電子成 500 μ m 長設備由石英玻璃製成。

電子沿著一個窄的通道，兩個對立的牆上由光柵的支柱和戰壕 （見上圖）。

作為電子放大下此通道，光脈衝的激烈 800 毫微米紅外被開火的光柵 — — 兩次波長的光柵本身。

脈衝與光柵交互，這樣，其電場的階段旋轉 180 ° 如光通過光柵的支柱。

以類似的定期方式也增強電場的強度。

一些電子輸入通道只是在適當時刻體驗強的電場加速他們前進的方向。

因為他們在非常接近光速的速度旅行，這些電子的同步脈衝穿過設備 — — 以及因此他們享受整個旅程的最大加速度。

美國團隊計算電子遇到加速梯度的大約 300 MV/m 中的設備 — — 比在今天的常規加速器方面取得高 10 倍。

非相對論性的挑戰

德國設備，相比之下，工作在一個振盪週期光脈衝的旅行距離短的要慢得多電子。

這意味著在晶片中的光柵間距應大約 250 毫微米。

這是團隊，實現來說太小了，布魯爾和 Hommelhoff 安定了 750 毫微米間距，這意味著電子得到加速的樂趣，一旦每三個週期。

此外，因為電子的初始速度比光的速度低得多，他們的速度會顯著增加時加速。

因此，若要有效，必須增加光柵間距，作為電子沿該設備。

儘管存在這些問題，布魯爾和 Hommelhoff 就能夠創建大約 25 MV/m，平起平坐，與常規加速器加速梯度。雖然這些加速器-一-片可能會導致緊湊的科學、 商業和醫學用高能電子源，仍有挑戰。

尤其是，斯坦福大學設備運作非常良好，但需要源的相對論性電子 — — 這是大和昂貴。

雖然布魯爾和 Hommelhoff 已顯示出它是可能加速非相對論性電子，將需要更多的工作來創建實際的系統，採用鐳射來做一個真正的緊湊型高能量來源。

然而，這並沒有阻礙 Byer。

我們為這種結構的最終目標是 1 GV/m，和我們都已經是三分之一的去那兒的路上在我們第一次實驗中，他說。

Byer 和同事們的工作報導在性質和布魯爾和 Hommelhoff 描述了他們在物理評論快報的研究.

關於作者

麥高樂莊士敦是非議的編輯器

 

 

引用：http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?from=&to=zh-CHT&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2013%2Foct%2F03%2Fetched-glass-could-create-table-top-particle-accelerators