等离子体加速器继续发展

伦敦帝国学院的Karl Krushelnick小组把高功率激光聚焦到氦喷气束内,将电子加速至300MeV,较以往的能量提高三个数量级。然而他们发现,当激光能量增加时,电子加速的机理改变。要把粒子加速至吉电子伏范围,常规加速器的长度必须几百米或更长。激光产生等离子体可成为下一代台式加速器的基础,因为它     

从太赫兹波到光波驱动的集成电子加速器研究进展

粒子加速器极大地推动了近代科学的发展。目前成熟的射频加速方案受限于不足100 MV/m的加速梯度，面临造价高、占地面积广、建设周期长等挑战，同时也限制了其在一些领域的应用和推广。因此，寻求新型的电子加速技术已成为加速器领域的重要研究方向。在更高频率的太赫兹和光频波段，太赫兹波导加速和电介质激光加速技术能够提供高达GV/m量级的加速梯度，近年来已相继实现了对非相对论和相对论电子的加速及相空间操控（如脉宽压缩、空间聚焦等），并演示了级联加速方案，为实现小型化的集成加速器奠定了基础。未来，集成加速器有望在实验室范围实现大型射频粒子加速器的功能，并引起物理、化学、生命科学、医学等多学科领域的突破。为更好地把握集成电子加速器的发展，梳理了从太赫兹波到光波驱动的电子加速研究进展，介绍了相干电子源和束流控制的相关技术，并进一步展望了新型集成加速器的研究和应用。     

苏联研究电子回旋加速器驱动的自由电子激光器

苏联新西伯利亚的科学家正在进行同步加速辐射研究。他们采用四台同步加速器，输出能量在450兆电子伏到6千兆电子伏之间。此外，他们还设想用经特殊设计的谐振腔获得相干同步加速辐射。美国也宣布在国家标准局建造类似的电子回旋加速器驱动的自由电子激光设施的计划。     

泽瓦-艾瓦激光器及其在超强场物理中的应用

自从激光器诞生以来，它在原子和分子水平的激光-物质相互作用以及束缚电子的非线性光学研究中一直非常有效。在激光诞生的初期，它与电子伏和化学键的物理学有关。但在过去十年中，我们已看到产生高强度光的能力剧增，它较过去可能达到的水平高5、6个数量级。在这样的强度处，粒子、电子和质子通过与强激光场的相互作用，具有兆电子伏范围的动能。这为激光开辟了一个新时代——甚至与核物理结合的非线性相对论光学的时代。我们提出一条在未来十年中达到10^26～10^28／cm^2极高强度水平的途径，利用即将建成的兆焦耳激光装置。大大超过现在和不久将来的10^23W／cm^2强度范围。此种极高强度的激光器可将粒子加速至太电子伏和拍电子伏的高能前沿，有可能成为包括粒子物理、重力物理、非线性理论、超高压物理、天体物理和宇宙学在内的基本物理学的研究工具。     

印度的粒子加速器研究概况

粒子加速器是高度精密的装置 ,它的设计和建造接近到了技术发展的极限。当今的加速器加速粒子的能量范围从几千电子伏到太电子伏 ( Te V,1 0 1 2 e V)。低能系统装置很小 ,甚至可放置到台子上 ,高能加速器则非常庞大 ,可延伸到几公里 ,且结构非常复杂。建造大型加速器通常要几百人参加。人们常说 ,一个国家的技术发展水平 ,往往以该国建造的加速器类型与水平为标志。印度的加速器研究开始于 1 940年。在加尔各达核物理基础研究所由 Meghnath Saha教授研制了 37时直径的回旋加速器。 1 95 0年政府批准研制 1 Me V的回旋加速器。1 96 0年在…     

物理学家成功地测量“顶夸克”的精确质量

正据报道,欧洲核子研究中心和美国费米国家实验室是世界上两大顶尖的粒子物理研究机构,各自都有大型对撞机用来研究粒子物理学,现在这两大机构联手对顶夸克进行了研究,在2014年3月19日于意大利举行的会议上,科学家宣布了迄今最为精确的顶夸克质量测量,欧洲大型强子对撞机和费米万亿电子伏加速器参与了本项研究。最新测量的顶夸克质量为173.34(+/-0.76)千兆电子伏,这项研究为粒子物理研究提供了新的发展。     

金属粒子-介质复合薄膜中非平衡态电子瞬态弛豫的研究

利用飞秒脉冲激光和泵浦－探测技术测量了贵金属－介质复合薄膜（Ｃｕ－Ｂａ－Ｏ、Ａｕ－Ｂａ－Ｏ）的瞬态光学透过率随延迟时间的变化曲线，观察到了薄地光的吸收迅速增大并在皮秒时间内的状的现象，该现象是薄膜中超微粒子内费米能级附近电子被飞秒激光脉冲激光，产生非平衡态电子而经历瞬态弛豫造成的，本文从理论上给出了复合薄膜中Ａｕ超微粒子的电子声子相互作用常数ｇ的数值。     

等离子体尾波的数值研究

应用一维粒子模拟方法（Ｐａｒｔｉｃｌｅ－ｉｎ－Ｃｅｌ）数值研究了超短超强激光（Ｉλ２＞１０１８Ｗμｍ２／ｃｍ２）和稀薄等离子体相互作用后等离子体尾波的产生及其对电子的加速。结果表明，单束激光和拍波与稀薄等离子体相互作用后，在等离子体中都能激发起尾波，但拍波激发的等离子体尾波的强度和波长较大，同时等离子体中的电子动量也给加速得比较大     

激光尾波场电子加速及新型辐射源（特邀）

受益于超短超强激光技术的持续迅猛发展,飞秒强激光为人类提供了全新的实验手段与极端的物理条件,使激光物质相互作用进入到一个极端非线性的强场超快新范畴,催生了大量新原理、新现象,推动了技术变革。飞秒强激光驱动的等离子体尾波场加速原理是一种具有超高加速梯度的粒子加速新原理,该技术的加速梯度可达100 GV/m,相比于传统射频加速器提高了3个数量级以上,可在厘米量级的加速长度内获得GeV量级的高品质高能电子束,极大地降低了加速器的成本,为发展新一代粒子加速技术和新型超快辐射源提供了新机遇和新途径。从飞秒强激光驱动等离子体尾波场中的电子注入、能量啁啾控制和高品质电子束产生以及基于高品质电子束的betatron X射线辐射、高能伽马射线和小型化自由电子激光这几个方面介绍了激光等离子体尾波场电子加速的若干主要研究进展,并对未来进行了展望。     

真空紫外和X射线自由电子激光器

直线加速器的最新进展，激光驱动低发射度电子枪的新发展和超高精度长摆动器的可行性，开创了以自放大自发辐射（SASE）为基础建立单程自由电子激光器（FEL）的可能性。这种自由电子激光器有可能在真空紫外和X射线区提供极强，偏振、超短脉冲的辐射。除了它们的高峰值亮度和平均亮度，光子能量的可调谐性和辐射的横向相干性都将使这种自由电子激光器成为无可匹敌的光源。关于真空紫外和X射线自由电子激光器世界范围的几项课题已经启动。汉堡德国电子同步加速器（DESY）的真空紫外自由电子激光器（VUV-FEL）上，首次在真空紫外区观察到激光发射。讨论了以自放大自发辐射为基础的自由电子激光器工作原理及元件；提出了克服统计起伏和增加纵向相干性的方案，给出了与这种自由电子激光有关的基础研究和应用研究例子。     

拍瓦激光的惊人本领

拍瓦强激光束可使原子核产生反应以击碎原子。由激光加速的电子以近光束运动与金箔靶的原子核碰撞，产生γ射线，可把其他金原子核的中子击出，使金元素变为铂之类元素。γ射线也可以驱动处于金后面的铀层，使铀核分裂为较轻的元素。在拍瓦激光面世前，所有这些效应都只能在粒子加速器或核反应堆内才能发生。     

γ射线泵浦的脉冲化学HF激光器研究

γ射线泵浦的脉冲化学ＨＦ激光器研究自发明激光以来，就产生了用电离粒子——电子、质子和核裂变碎片泵浦气体激光介质的想法。电离粒子能将能量有效地转移给稠密的气体介质，但这些粒子的能量输入是不均匀的，因而限制了激光激活介质的体积大小。硬γ射线（Ｅｙ≥１Ｍｅ...     

超高强度激光试验

激光的应用范围很广 ,因此一直受到研究人员的关注。日本东北大学原子核物理学研究所的研究人员成功地进行了获取超高强度激光的试验。当速度接近光速的电子在强磁场中被改变行进方向时 ,就会产生激光。通常 ,射出光的强度同电子的数量成正比 ,电子的数量越多 ,激光就越强。但电子密度的增大与电子数的平方成正比。研究人员根据这个原理 ,着眼于通常直线加速器中呈块状的电子 ,这种直线加速器是用来向圆形加速器输送电子的。研究人员利用从 60 m长的直线加速器中出来的电子进行实验 ,通过磁力改变在这里被加速的电子的行进方向并进行测定。…     

真空,气体及等离子体中的激光驱动电子加速

讨论了有关在真空、中性气体和等离子体中激光加速的若干重要问题。对与电子滑移、激光衍射、材料的破坏和电子的孔径效应有关的激光真空加速所肥到的各种限制进行了讨论。提出了反切仑科夫激光加速组态，在该组态中激光束在部分电离气体中是自导的。光学自导是中性气体的非线性自聚集特性和电离衍射效应之间平衡的结果。分析并讨论了自导光束的稳定性。此外，还论及激光尾迹场加速器的有关问题，并大略地讨论了激光驱动的加速器实验     

材料处理用的亚皮秒平均功率千瓦级自由电子激光器

1　引言托马斯·杰斐逊国家加速器装置是美国能源部投资 6亿美元建立的国家实验室 ,主要从事核物理和粒子物理基础研究。为了具备基础科学研究能力 ,该室发展技术、建造、委托建造并且现在正运行世界最先进的具有6 Ge V的大型超导射频电子加速器( CEBAF)。在适度的能量上 ,这台直线加速器也是产生相干、单波长光 -即激光 -的关键设备 ,这种自由电子激光具有比大多数常规激光更高的平均功率 ,与常规激光不同的是它具有宽阔范围的波长调谐能力 ,同时提供皮秒脉冲。工业部门已对此种经济合算的光源提出要求 ,该室的超导射频技术则是达到这个…     

等离子体密度为个1025/厘米3

在第八次国际量子电子学会议以后一周左右，KMS公司报告了激光核聚变研究的新进展。1974年5月1日下午4时30分，KMS公司用汝玻璃激光加热压缩氘小丸时，观测到核聚变所产生的中子。估计等离子体密度为10²⁵个/厘米²,粒子的 平均能量为1千电子伏。此外月3日和9日，使用掺有氚的小丸，以较弱的激光也得到了同样的结果。这表明KMS公司已进入使用氚的阶段。     

运放和光耦的单粒子瞬态脉冲效应

利用脉冲激光模拟单粒子效应实验装置研究了通用运算放大器LM124J和光电耦合器HCPL5231的单粒子瞬态脉冲（SET）效应,获得了LM124J工作在电压跟随器模式下的瞬态脉冲波形参数与等效LET值的关系,甄别出该器件SET效应的敏感节点分布.初步分析了SET效应产生的机理.以HCPL5231为例,首次利用脉冲激光测试了光电耦合器的单粒子瞬态脉冲幅度、宽度与等效LET值的关系,并尝试测试了该光电耦合器的SET截面,实验结果与其他作者利用重离子加速器得到的数据符合较好,证实了脉冲激光测试器件单粒子效应的有效性.     

相对论性等离子体与激光尾流场加速电子中的非线性光学

将一束峰值功率为大瓦级的激光聚焦射入气体喷口，会产生电子等离子波。由于拉曼前向散射作用，可将电子加速相当高的速度。在一定条件下，电子束中央会出现一个空洞，这表明其中等离子体的电子有可能被排斥出。同时还介绍了几种正在研究的激光加速器。     

台式加速器取得进展

在英、美和法研究组分别独立取得突破后，基于等离子体的粒子加速器可较常规加速器所产生的高几千倍的加速梯度的前景，已由激光产生的等离子体演示。然而，只有在约1cm的距离上才有可能加速粒子，产生的光束质量较差，能散较大。三个物理研究组已发展出多种技术，包括等离子体中通道和气泡的形成，以产生仅百分之几的束能散。     

法国物理学家利用激光研制粒子加速器

通常的粒子加速器有几个房间那么大，但法国物理学家最近制造出一种粒子加速器，大小如同一张餐桌。对于加速器物理学来说，美梦成真啦!