等離子體加速器

一種新的粒子加速方法,其中粒子在等離子體波上“衝浪”,有望釋放豐富的應用

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物理學家使用粒子加速器來解答關於宇宙本質的一些最深刻的問題。這些龐大的機器將帶電粒子加速到接近光速,然後將它們碰撞在一起,重現宇宙在大爆炸中災難性誕生時存在的條件。透過分析碰撞產生的碎片,物理學家希望瞭解我們宇宙中看似不同的力和粒子是如何相互關聯並由統一理論描述的。不幸的是,隨著他們越來越接近解決這個創世之謎,物理學家需要功率(和成本)越來越大的粒子加速器。

目前正在法瑞邊境的歐洲粒子物理實驗室CERN建造的最強大的粒子加速器是直徑8.6公里的大型強子對撞機(LHC)。在LHC於2007年建成後,其兩條七萬億伏特質子束的碰撞應該會告訴我們是什麼賦予了粒子質量[參見戈登·凱恩的《質量之謎》;《大眾科學》,2005年7月]。其他目前正在執行的機器正在試圖解釋為什麼宇宙包含的物質比反物質多,並讓我們得以一窺被稱為夸克-膠子等離子體的原始物質狀態。所有這些對撞機都基於一種笨重的、有數十年曆史的技術,其中微波加速粒子。

Chandrashekhar Joshi 是加州大學洛杉磯分校電氣工程系的傑出教授,在那裡他領導雷射等離子體小組。他是美國物理學會詹姆斯·克拉克·麥克斯韋等離子體物理學獎的獲得者。

更多作者:Chandrashekhar Joshi
大眾科學 Magazine Vol 294 Issue 2這篇文章最初以“Plasma Accelerators”為標題發表在大眾科學 Magazine 第294卷第2期 ()
doi:10.1038/scientificamerican022006-5QCBaMZRt6uxgISXk2PRrQ
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