粒子加速器有望「瘦身」為桌面大小

知識 06-21

科技日報北京6月20日電（記者劉霞）據歐洲核子研究中心（cern）官網消息，近日，該機構的高級尾場實驗（awake）迎來了第一批質子束，該研究旨在驗證一種新型粒子加速概念。如果一切進展順利，科學家們有望將粒子物理學實驗的規模削減至目前的百分之一，未來我們或許能看到桌面大小但功能仍然強大的粒子加速器。

新的粒子加速概念是指由一束質子驅動的等離子體尾場能給帶電粒子加速。測試用的質子束源自cern的超質子同步加速器，目的是對質子束線的各個零件以及磁鐵進行檢查。質子束必須沿著質子束線行進800米，然後通過10米的等離子體設備，接著再沿幾個探測器行進。該項目負責人艾德·格斯切文德特納表示：「當我們首次發射質子束沿著質子束線到達實驗區域時，它立刻撞上了最後一個探測器，證明了我們的計算方法和裝置的可行性。現在能繼續進行下一階段的試運行工作。」

目前的加速器都是「龐然大物」，比如，大型強子對撞機（lhc）的直徑超過8千米；斯坦福的線性加速器約3.2千米長。為了讓粒子獲得更大的速度，傳統對撞機的解決辦法是加長隧道。但awake實驗採用一種全新的方法，讓粒子可以在更短時間內獲得更高的速度。據《自然》雜誌一篇文章介紹，粒子在相同距離獲得的速度能達到傳統對撞機的1000倍。

awake實驗的「秘密武器」是「尾場加速」，這一概念於上世紀70年代問世。美國斯坦福的線性加速器實驗室和布魯克海文國家實驗室以及cern都在研究這一概念。

awake目前仍處於建設階段，等離子體或要到2018年才能填滿。awake團隊希望於今年年底開始收集物理學數據，接下來，他們打算將這一實驗的所有設備和裝置，包括激光器和整個等離子體設備等確定下來。cern表示，如果這一設備能工作，這將意味著未來的線性對撞機可能更短，桌面大小的加速器甚至也有望成為現實。

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（責編：tibet）