曼彻斯特大学的本·罗宾逊 学分:曼彻斯特大学 科学家已经成功开发出一种口袋大小的粒子加速器，能够以99度以上的激光发射超短电子束
光速的99%
为了实现这一结果，研究人员不得不使用一种特殊设计的金属结构来减缓光的速度，以匹配电子的速度，这种金属结构衬有比人的头发还薄的石英层
这一巨大的飞跃同时提供了在小于10飞秒(0
000 000 000 000 01秒，或者是光传播1/100毫米的时间)
这将使他们能够创建原子运动的频闪照片
这次成功的演示为高能、高电荷、高质量太赫兹驱动加速器的发展铺平了道路，这些加速器有望更便宜、更紧凑
减小加速器技术的尺寸和成本，将使这些不可思议的机器得到更广泛的应用
粒子加速器在粒子物理、材料特性、医院放射治疗的基础研究中应用广泛，用于治疗癌症患者、医疗成像的放射性同位素生产以及货物的安全检查
然而，支撑这些机器的基本技术(射频振荡器)是在第二次世界大战期间为雷达开发的
在今天发表在《自然光子学》上的一项新研究中，一个合作的学术团队表明，他们独特的解决方案是使用激光产生太赫兹频率的光脉冲
太赫兹是介于红外线(用于电视遥控器)和微波(用于微波炉)之间的电磁波谱区域
激光产生的太赫兹辐射存在于理想的毫米级波长范围内，使结构制造更简单，但最重要的是提供了半周期长度，非常适合于加速具有高电荷水平的整个电子束
博士论文的主要作者
曼彻斯特大学的摩根·希伯特说:“主要的挑战是使加速太赫兹场的速度与几乎光速的电子束速度相匹配，同时防止通过我们的加速结构传播的太赫兹脉冲包络固有的较低速度显著降低驱动场和电子相互作用的长度
" “我们通过开发一种独特的太赫兹源克服了这个问题，这种太赫兹源产生的较长脉冲仅包含很窄的频率范围，显著增强了相互作用
我们的下一个里程碑是展示更高的能量增益，同时保持光束质量
我们预计这将通过增加太赫兹源能量的改进来实现，这些改进已经在进行中
" 兰开斯特大学的史蒂文·贾米森教授是该项目的联合领导者，他解释说:“用太赫兹频率的激光脉冲控制相对论束的加速是粒子加速器新方法发展的一个里程碑
通过使用比传统粒子加速器高一百倍以上的电磁频率，在飞秒时间尺度上控制粒子束的革命性进展成为可能
" “我们演示了粒子以99
光速的99%,我们已经确定了一条将太赫兹加速度提升到高相对论能量的途径
" 虽然研究人员着眼于他们的概念在用只有几米长的设备取代几公里长的研究加速器(例如欧洲在汉堡的3公里长的x光源)方面的长期作用，但他们预计直接影响将在放射治疗和材料表征领域
医生
曼彻斯特大学物理学高级讲师达伦·格拉汉姆说:“如果没有科克罗夫特研究所提供的独特合作环境，就不可能实现这一里程碑式的成就。该研究所将兰开斯特大学、曼彻斯特大学的科学家和工程师以及STFC的工作人员聚集在达里斯伯里实验室。”
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