等离子体韦克菲尔德加速，迈向较小的粒子侵占机的一步

渲染显示等离子体中的高能正电子加速度 - 一种可以帮助构建下一代粒子侵占机的新方法。

在一项新的研究中，研究人员详细介绍了称为血浆韦克菲尔德加速的技术如何使它们能够构建更经济的粒子侵占机。

来自加州大学洛杉矶大学生和美国能源部的研究人员领导的一项研究已经表现出一种更有效的方式来加速正弦，电子的反物质对立面。该方法可能有助于导致更小但更强大的线性电子正电子正电池 - 可用于了解自然基础构建块的性质。

研究团队以前表明，通过使电离气体或等离子体的浪潮“冲浪”升高带电粒子的能量，在加速电子时效果很好地运行。虽然这种方法本身可能导致较小的加速器，但电子只是未来煤机的一半等式。现在，研究人员通过将技术应用于SLAC的高级加速器实验试验的斯特克斯工厂来实现另一个里程碑。该研究于8月26日出版。

研究人员通过粉碎高度充满活力的粒子束彼此粉碎的基本组件和它们之间的力量。例如，欧洲的大型强子撞机通过在极高的能量下碰撞质子来作用。但是，许多科学家认为建造一名撞击器，将电子和积极粉碎在一起将是一个主要的进步。这是因为与由三种夸克，电子和正弦组成的质子是基本的或基本粒子，因此它们之间的碰撞将是远距离的，更容易学习。

这个动画解释了研究人员如何用等离子体加速正弦 - 一种可能有助于提高能量并缩小未来线性粒子侵占机的尺寸的方法

使用电流技术，用于下一代实验的电子正电子撞机将需要长短几千千克的加速器。但研究人员希望一种称为血浆韦克菲尔德加速的技术可以使他们能够建立更短，更经济的加速器。

以前的工作表明，该方法有效地用于加速电子：当方面的一个紧密聚焦的电子束电子进入电离气体时，它会产生研究人员使用的等离子体“唤醒”，以加速尾随第二电子束。

但是，当正弦是加速的颗粒时，等离子体韦克菲尔德更具挑战性。事实上，许多科学家认为，无论何地放置尾随正电子束，都会失去紧凑，重点的形状，甚至减速。

“我们的关键突破是寻找新的制度，让我们有效地加速等离子体中的正弦，”UCLA亨利萨默利工程和应用科学学院的电气工程教授Chandrashekhar Joshi表示。

该团队发现单个正电子束可以与等离子体相互作用，使得它的前部产生唤醒，两者都加速和聚焦其尾端。在正弦通过等离子体中行进约10厘米（约4英寸）之后发生这种情况。

“在这种稳定的状态下，大约10亿个积极上涨了50亿个电源的能量，只有1.3米，”这项研究首次作者，这是一位前斯特克斯研究员，他现在位于法国的Ecole Polyechnique。“他们也非常有效和统一地完成，导致具有明确的能量的加速束。”

使用超级计算机，团队成员执行了理解使能激励的机制的关键的仿真。

“我们表演了仿真，了解如何创造稳定的国家，”学习的共同作者以及物理学和天文学教授和电气工程学教授沃伦·莫里说。“基于这种理解，我们现在可以使用模拟来寻找令人兴奋的醒来的方式，以改善，更受控制的方式。这将导致未来的实验的想法。“

虽然研究人员不要指望基于等离子体的粒子侵占机在不久的将来建造，但该方法可用于升级现有的加速器更快。

“通过在最后添加非常短的等离子体加速器，可以想到提高线性加速器的性能，”Corde表示。“这将乘以加速器的能量，而不会使整个结构明显更长。”

该研究共同作者斯克拉克的Mark Hogan表示，“与我们以前的成就一起，新的研究是制造较小，更昂贵的下一代电子 - 正电子煤机的非常重要的一步。”

其他贡献者包括来自中国奥斯陆大学和清华大学的研究人员。该研究得到了能源部，国家科学基金会，挪威研究委员会和中国的一千名年轻才能计划的支持

出版物：S. Corde等人，“在自负的血浆韦克菲尔德中的”多GigaElectronvolt加速，“自然524,442-445（2015年8月27日）; DOI：10.1038 / Nature14890