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还记得前段时间争论得沸沸扬扬的中国周长100公里环形正负电子对撞机CEPC吗？不少科学家主张建，但也有科学家表示反对，尤其是当今物理学泰斗杨振宁，更是坚决反对，认为高能物理盛宴已过。杨振宁一共提出了7点理由，其中最后一点更是明确说，高能物理应该寻找新的加速器原理。 言犹在耳，美国罗彻斯特大学最近就在《物理评论快报》上发表了一篇论文，声称发现了一种依靠激光脉冲的电子加速器技术，可以将加速器缩小10000倍，只需餐桌大小的地方，就能将电子加速到Tev级别的能量，未来可以用来研究上帝粒子（希格斯玻色子），甚至探索弦理论中额外维度和其它新粒子的存在，帮助实现爱因斯坦梦寐以求的宇宙大统一理论。 这项研究目前还处于理论阶段，该加速器名叫激光尾场加速器（Laser Wakefield Accelerators, LWFA)，其原理大约在近40年前首次提出，并在2018年诺贝尔奖得主唐娜·斯特里克兰（Donna Strickland）和热拉尔·穆鲁（Gerard Mourou）开发的啁啾脉波放大（CPA）技术上得到了推动。 和此前的尾场加速器不同的是，罗彻斯特大学的研究人员开发了一种类似圆形剧场的新型光学装置，具有像“台阶”一样的波长尺度，当大功率激光照射的时候，这些同心圆之间可以产生时间延迟，从而聚焦出一条高强度的线，而不是此前的点。当这个超短、高强度的光脉冲进入等离子体时，会产生类似摩托艇后面波浪一样的尾场，而电子可以像冲浪者一样在激光尾场中加速。 此前的激光加速器使用的是传统的，无条理的光脉冲，其传播速度比光速慢，这意味着电子会脱离尾场，从而限制对它们的加速。而罗彻斯特大学革命性新技术塑造的光脉冲，其峰值传播速度可以达到光速，从而可以让电子无限期地处于尾场中，并不断获得加速，单个4.5米长度的激光尾场加速器，就能够把电子能量加速到TeV级别。 该研究的作者之一，资深科学家达斯汀·弗洛拉（Dustin Froula）说，这项技术可以使电子加速到现有技术无法达到的程度。看来杨振宁说的寻找新的加速器果然未卜先知，时代不同了，技术也在进步，科学家们或许真的可以用很小的代价，就实现此前需要天价才能做到的事情。这种激光加速器究竟能不能实现呢？或许在不久的将来我们就可以看到。 这项研究发表在3月31日《物理评论快报》上。 |
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