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紧凑型粒子加速器只有口袋大小。
粒子加速器广泛应用于理论物理学、材料特性表征、肿瘤放射治疗和安全检查等领域。粒子加速器的核心组件——射频振荡器，开发于第二次世界大战期间，最初是用于雷达的部件。
《自然•光子学》8月10日发文称，英国兰卡斯特大学和曼彻斯特大学的科学家成功开发出了一种紧凑型粒子加速器。这种加速器只有口袋大小，能够配合激光发射出接近光速的超短电子束。该成果使科学家能够在飞秒时间尺度上测定、操纵粒子束，并创建出原子运动的频闪照片。此外，紧凑型粒子加速器还为高能、高电荷、高质量太赫兹驱动加速器的研发奠定了基础。
论文作者、曼彻斯特大学研究人员Morgan Hibberd博士说：“最主要的挑战在于，如何让加速太赫兹场的速度与近光速电子束的速度建立匹配关系。另外，固有的低速太赫兹脉冲包络通过加速结构时，对驱动场和电子束相互作用的影响也值得重点关注。通过开发一种独特的太赫兹源，我们解决了这些问题。它能产生频率范围较窄的长脉冲，对相互作用有显著增强效果。下一阶段，我们希望在保持光束质量的同时，展示更高的能量增益。我们预计，这可以通过增强太赫兹源的能量来实现。相关改进工作已经在稳步进行中。”
兰卡斯特大学教授Steven Jamison补充说：“用太赫兹频率的类激光脉冲控制相对论光束的加速，是粒子加速器发展道路上的里程碑之一。借助比传统粒子加速器频率高出百倍的电磁频率，飞秒级粒子束控制设想具备了可行性。我们演示了以太赫兹场加速粒子至99.99%光速的方法，由此确定了一条将太赫兹加速度缩放至高相对论能量的途径。”
虽然研究人员的长期目标是以米级紧凑加速设备取代公里级研究加速器（如位于汉堡的3公里长的X-射线源加速器），但他们也希望该成果能在短期内对放射疗法和材料学等领域产生直接影响。
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：alone
责编：Max
期刊来源：《自然•光子学》
期刊编号：1749-4885
原文链接：
https://phys.org/news/2020-08-scientists-compact-particle-electron-nearer.html
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