伦敦帝国学院海莉·邓宁著 用作等离子体源的气室
激光从这些图像的右边穿过金属锥，进入充满气体的小立方体
激光使气体电离，并将其转化为等离子体，从而产生加速器
信用:罗布·沙鲁 研究人员已经使用人工智能来控制下一代更小、更便宜的加速器的光束，用于研究、医疗和工业应用
伦敦帝国理工学院的研究人员利用科技设施委员会的中央激光设施(CLF)进行的实验表明，一种算法能够调整控制下一代等离子体粒子加速器所涉及的复杂参数
该算法能够比人工操作者更快地优化加速器，甚至可以胜过类似激光系统的实验
这些加速器将世界上最强激光的能量聚焦到一个皮肤细胞大小的点，用只有传统加速器几分之一大小的设备产生电子和x光
电子和x光可以用于科学研究，如探测材料的原子结构；工业应用，如生产消费电子产品和汽车轮胎用硫化橡胶；并且还可以用于医学应用，例如癌症治疗和医学成像
使用这些新加速器的几个设施在世界各地处于不同的规划和建设阶段，包括英国的CLF极限光子学应用中心(EPAC)，新的发现可能有助于它们在未来以最佳状态工作
研究结果今天发表在《自然通讯》上
电子以几乎光速从等离子加速器中射出，然后通过磁场，通过能量将粒子分开
然后它们被发射到荧光屏上，如图所示
信用:罗布·沙鲁 第一作者博士
罗布·沙罗完成了帝国理工学院的工作，现在在DESY加速器中心工作，他说:“我们开发的技术将有助于充分利用英国和世界范围内正在建设的新一代先进等离子加速器设施
“等离子加速器技术提供了独特的电子和x光短脉冲，已经在科学研究的许多领域找到了用途
随着我们的发展，我们希望扩大这些紧凑型加速器的可及性，使其他学科的科学家和那些希望将这些机器用于应用的人能够受益于该技术，而无需成为等离子加速器的专家
" 该团队与激光尾波场加速器合作
它们将世界上最强的激光与等离子体(电离气体)源结合在一起，产生集中的电子束和x光
传统的加速器需要数百米到数千米来加速电子，但是尾场加速器可以在几毫米的空间内处理相同的加速，大大降低了设备的尺寸和成本
然而，由于尾波场加速器在激光与等离子体结合时产生的极端条件下工作，因此很难控制和优化它们以获得最佳性能
在尾波场加速中，超短激光脉冲被驱动进入等离子体，产生一种用于加速电子的波
激光和等离子体都有几个参数可以调整，以控制相互作用，如激光脉冲的形状和强度，或等离子体的密度和长度
虽然操作员可以调整这些参数，但很难知道如何同时优化这么多参数
相反，该团队转向人工智能，创造了一种机器学习算法来优化加速器的性能
这张照片向你展示了真空室的外部，它完全被油漆过的铅砖包围着
引线用于辐射防护，金属框架允许引线壁卷进和卷出，以允许进入腔室
它们被涂上油漆是因为铅有剧毒，所以涂上油漆可以防止它们产生有害的铅尘
信用:罗布·沙鲁 该算法设置了控制激光器和等离子体的六个参数，发射激光器，分析数据，并重新设置参数，连续多次执行该循环，直到达到最佳参数配置
首席研究员Dr
马修·斯特里特在帝国理工学院完成了这项工作，现在在贝尔法斯特皇后大学工作，他说:“我们的工作产生了一个自主的等离子加速器，这是同类中的第一个
这不仅让我们能够高效地优化加速器，还简化了它们的操作，让我们能够将更多的精力花在探索这些极限机器背后的基础物理上
" 该团队在CLF演示了他们使用双子座激光系统的技术，并已经开始在进一步的实验中使用它来探测极端条件下材料的原子结构，以及研究反物质和量子物理
优化过程中收集的数据也为加速器内部激光等离子体相互作用的动力学提供了新的见解，有可能为进一步提高加速器性能的未来设计提供信息
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