分析测试百科网讯 近日，欧洲核子研究中心的科学家们成功利用质子驱动等离子体产生的波加速了电子。

　　“我们已经将粒子加速到比现有技术更大的能量和更短的距离，这可能导致加速器长度大大减少，因此成本增加。”AWAKE-UK的主要调查员Matthew Wing教授（UCL物理与天文学）解释道。“这是实现高能量碰撞以探索自然基本规律的关键一步。”

　　在20世纪70年代等离子体波-或尾流场被认为有可能在未来几十年内大幅减小加速器的尺寸。

　　AWAKE代表Advanced WAKEfield Experiment，它是一个原理验证紧凑型加速器项目，用于在短距离内将电子加速到非常高的能量。UCL为AWAKE和今天的发现做出了重大贡献，它提供了磁谱仪，这是用于测量加速电子的关键仪器，从设计到最终数据分析和发布。

　　“自从我们开始解决测量加速电子的问题已经过去了五年，”AWAKE光谱仪设计师Simon Jolly博士（UCL物理与天文学）说。“能够使用我们的仪器观察电子加速度是非常令人满意的，并证明了研究它的团队的努力。”

　　在AWAKE中，铷被加热以将其转化为气体，然后用激光束电离以形成称为等离子体的特殊物质状态。被称为“驱动光束”的质子束与激光脉冲一起被注入并使等离子体以波状图案振荡，就像在水中移动的船在其尾流中产生振荡一样。

　　驱动光束内的质子以来自欧洲核子研究中心的超级质子同步加速器的400 GeV（十亿电子伏特）的能量进入AWAKE，这是该链中最后一个为大型强子对撞机提供质子的加速器。

　　称为“见证光束”的电子束以微小角度注入到振荡等离子体中，并通过冲击等离子体波来加速。 5月26日，AWAKE合作首次成功加速了目击电子。

　　在光谱仪中观察这些加速电子的原理很简单，电子在磁场中弯曲，高能电子弯曲的能量低于低能量电子。光谱仪磁铁根据它们的能量展开电子：然后它们击中屏幕，使其发光。从产生的光图案中我们可以看到电子加速到了什么能量。“

　　以约19 MeV（百万电子伏特）的相对低能量注入AWAKE的电子，乘以等离子体波，并且加速了大约100倍，在仅仅10米的长度上达到近2 GeV（十亿电子伏特）的能量。

　　虽然先前的尾场加速实验依赖于使用电子或激光来驱动尾迹，但AWAKE是世界上第一个使用质子的实验。

　　“推动质子束穿透等离子体比驱动电子束和激光束更深。因此，依靠质子作为驱动光束的尾流加速器可以加速电子更远的距离，从而使它们获得更高的能量。”AWAKE合作发言人德国马克斯普朗克物理研究所的Allen Caldwell教授说。

　　Wing教授总结道：“我们正致力于设计下一阶段的实验，以实现更高的能量，更好的光束质量和更长的长度的可扩展性，从而提高能量。最终目标是将这项技术应用于新的粒子物理实验，其中加速器的长度和成本将大大降低。“

　　STFC科学项目负责人Grahame Blair教授说：“我要祝贺AWAKE合作取得这一令人振奋的成果！ AWAKE已成功证明，通过使用高能质子束作为驱动器，电子可以在10米内加速到2 GeV。测量的加速梯度明显高于传统加速器所能达到的速度，并为全新的实验和应用提供了令人兴奋的前景。“