美激光等離子加速器輸出高質量高能電子束

激光等離子加速器（LAPs）因其加速空腔的長度可用厘米而不是公里（千米）來計量而被稱為“桌面加速器”。近年來，由于技術的迅速發展，科學家有望開發出新型實用的激光等離子加速器。與當今傳統的加速器相比，激光等離子加速器不僅造價十分低廉，而且對土地和環境的影響要小得多。

“體形”差異甚大
激光等離子加速器的研究已有多年，并取得了可喜的進展。2004年，美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室激光和光學加速器系統綜合研究項目的科學家，向人們展示了具有窄發散能量的激光等離子加速器電子束；2006年，他們將電子能量提高到0億電子伏特。

常規的帶電粒子（如電子）加速器有多段真空金屬腔連接而成，外加給空腔的振蕩電磁場讓帶電粒子被束縛在空腔內逐級加速，導致帶電粒子被加速的主要因素是磁場加速梯度，它用每米多少伏特來表示。通常，輸出的帶電粒子能量越高，加速器的長度就會越長，因而加速器的長度可達數公里。

激光等離子加速器則不同。激光和光學加速器系統綜合研究項目的科學家的能夠產生0億電子伏特電子束的激光等離子加速器能夠放在手掌上，其長度只有3.3厘米。當強激光器將脈沖聚焦到加速器內的自由電子和正離子時，其輻射壓導致電子和離子分離，產生出高強度的加速梯度。部分電子尾隨在激光脈沖后面，有些幾乎在同時達到了近光速的速度。在短距離內，激光等離子加速器能夠維持每米數千億伏特的加速梯度，常規加速器無法與此相比。

特性測量困難
然而，激光等離子加速器*的電子加速方法和產生飛秒量級的電子脈沖給測量技術帶來了難題，人們一時無法測量激光等離子加速器產生的高能電子束的質量。

現在，測量難題正在被逐步解開，這歸功于勞倫斯伯克利國家實驗室加速器和聚變研究分部科學家維姆·李曼斯領導的研究團隊。李曼斯是激光和光學加速器系統綜合研究項目的負責人，他所帶領的研究團隊擁有理論學家、計算機模擬專家和的實驗人員，他們不斷改進激光等離子加速器的性能。在研究隊伍中，不少學生為研究作出了重要的貢獻，并獲得了博士學位。例如，法國某綜合工科院校的研究生吉拉姆·普拉圖，他曾在項目中研究與激光等離子加速器產生的X射線相關的輻射，并將其作為自己博士論文的一部分，目前他在加州大學做博士后研究。