质子驱动等离子体尾波场加速测试成功

英国《自然》杂志29日在线发表了一项粒子物理学重磅研究：英国科学家团队详细报告了质子驱动等离子体尾波场加速的首次演示。该实验结果预示着，人类向建造未来的高能粒子加速器更进一步。

高能粒子是现代粒子散射实验中的“炮弹”，是研究物质基元结构的最有用工具，因而对于科学界更好地理解基本粒子来说，高能粒子加速器至关重要，其通过对粒子和现象的观测分析，不断加深人类对物质微观结构的认识。

等离子体尾波场加速具有建造下一代体型更小、功能更强大的粒子加速器的潜力。这项技术实现高能加速的方式，通常是让单个强激光脉冲或一束电子激发出一个等离子体波(尾波场)，再让电子等粒子利用这种波实现高能加速、获得高能量。

此次，英国伦敦大学学院物理学家马修·温及其同事报告称，在高级尾波场实验(awake)项目进行的首次质子驱动等离子体尾波场加速演示中，若干质子束驱动形成了尾波场——而电子则被注入这个尾波场。质子驱动能让电子在一次加速阶段内就加速至高能量，而其他等离子体尾波场加速技术则需要多个加速阶段才可以。

研究团队表示，他们在10米的等离子体设备中，检测到了最高能量达2gev的被加速电子。

目前，这一项目处于研究初期阶段，不过，质子驱动等离子体加速的首次测试结果已经让物理学界备受鼓舞。

总编辑圈点

从上世纪50年代开始，由于高能加速器技术脱胎换骨，被加速粒子的能量越来越高，因此在不同的时期，人们对“高能”的定义是不同的。但可以说，高能粒子几乎是到迄今为止粒子物理学家们唯一的工具。正是凭借它们，以及不断进步的高能粒子加速器，物理学才得以持续发展。