Stefan Karsch和他的Attosecond物理實(shí)驗(yàn)室（LAP）小組與 Max Planck量子光學(xué)研究所（MPQ）和Munich's Ludwig Maximilians大學(xué)（LMU）共同在德國(guó)Garching開(kāi)展合作，目標(biāo)是制造用于工業(yè)和醫(yī)學(xué)的小型實(shí)用激光粒子加速器。作為激光物理學(xué)家，他們不斷尋求更加有效的光驅(qū)動(dòng)方法來(lái)加速亞原子粒子。Karsch的工作建立在Donna Strickland和GérardMourou開(kāi)發(fā)的啁啾脈沖放大（CPA）技術(shù)的基礎(chǔ)上，以增加超短激光脈沖的強(qiáng)度（他們?cè)?018年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）。

高功率激光脈沖是粒子加速器概念的核心，稱為激光尾場(chǎng)加速。當(dāng)這樣的脈沖聚焦在氣體射流上時(shí)，其波陣面將氣體分子中的電子分離以形成等離子體，并且其振蕩電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生等離子體波，一些電子可以在其上沖浪并獲得能量。總之，這些效應(yīng)可以在很短的距離內(nèi)快速加速電子束到極高的速度。緊湊的激光系統(tǒng)可用于將電子在幾毫米距離內(nèi)加速到高達(dá)99.9999％的光速。這些高能電子束可用于研究亞原子領(lǐng)域的超快動(dòng)態(tài)特性或產(chǎn)生用于醫(yī)療用途的高強(qiáng)度X射線。

但是這種方法存在一個(gè)問(wèn)題：由于這種等離子體加速器的極端條件，等離子體波容易產(chǎn)生難以控制的不穩(wěn)定性�，F(xiàn)在，Karsch團(tuán)隊(duì)的三名成員--Jeannes Wenz，AndreasDöpp和Konstantin Khrennikov--實(shí)施了兩種控制尾流場(chǎng)中電子捕獲過(guò)程的方法。他們的測(cè)量表明，這使得可以產(chǎn)生具有單獨(dú)可調(diào)諧能量的雙電子束。

這一壯舉代表了激光驅(qū)動(dòng)粒子加速器控制方面的重大進(jìn)步。這些結(jié)果為新一代超快動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)，因?yàn)樾路椒óa(chǎn)生的成對(duì)電子束僅相隔幾毫秒。因此，這些電子或與它們相關(guān)的同步輻射可用于分子的快速振動(dòng)運(yùn)動(dòng)或原子行為的其他快節(jié)奏方面的泵探針實(shí)驗(yàn)。到目前為止，這些實(shí)驗(yàn)僅限于泵和探針源的一些兼容組合。為此目的，新技術(shù)的出現(xiàn)將為伽馬射線區(qū)域光子脈沖提供電子爆發(fā)和/或多個(gè)太赫茲，其也與主要高功率激光脈沖同步。

Karsch集團(tuán)已經(jīng)著手構(gòu)建下一代新型輻射源。憑借位于LMU新型高級(jí)激光應(yīng)用中心（CALA）的ATLAS-3000激光器，他們正在調(diào)試世界上最強(qiáng)大的激光器之一�，F(xiàn)在可以探索新獲得的創(chuàng)建雙能電子束的能力的潛在醫(yī)學(xué)應(yīng)用，例如用于診斷目的的緊湊的激光驅(qū)動(dòng)的x射線源的開(kāi)發(fā)。

資料來(lái)源：https：//www.mpq.mpg.de/5817613/2019-02-21_Accelerator