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研究人員利用臺式激光系統產生超快電子 在大規(guī)模粒子加速器中，亞原子粒子（如電子）被加速到與光速相當的超高速，朝向目標表面。加速的亞原子粒子的碰撞會產生獨特的相互作用，使科學家能夠更深入地了解物質的基本性質。 傳統上，基于激光的粒子加速器需要昂貴的激光器（在100萬至2000萬美元的范圍內），并且包含在大型國家設施中。如此復雜的設置能夠將電子加速到兆電子伏特（MeV）的能量。但是，成本僅為目前使用的激光器的一小部分的更簡單的激光器是否可用于設計類似的粒子加速方案？ 在令人興奮的飛躍中，海德拉巴塔塔基礎研究所（TIFRH）的科學家設計了一種優(yōu)雅的解決方案，成功地以先前認為必要的激光強度的很小一部分（小100倍）產生了MeV（106eV）溫度電子。 這一發(fā)現發(fā)表在《通訊物理學》雜志上。  實驗示意圖和觀察結果 該技術實施了兩個激光脈沖；首先在微滴中產生微小的受控爆炸，然后是第二個脈沖，以加速電子達到兆電子伏特（MeV）的能量。更令人興奮的是，他們使用的激光比以前認為需要的少了100倍，使未來研究更容易獲得和多樣化。由于能夠產生高能電子束，用于非破壞性測試、成像、斷層掃描和顯微鏡等應用，并且可以影響材料科學到生物科學，這一發(fā)現的影響可能是巨大的。 TIFRH研究人員開發(fā)的裝置使用 millijoule 級的激光，以每秒 1000 脈沖的速率發(fā)射超短 25 fs 脈沖，并用于動態(tài)雕刻直徑為 15 µm 的微滴。這種動態(tài)目標成形涉及兩個串聯工作的激光脈沖。第一個脈沖在液滴中形成凹面，第二個脈沖驅動靜電等離子體波，將電子推進到 MeV 能級。 等離子體中的靜電波振蕩很像你在池塘中扔石頭時產生的機械擾動。在這里，激光在電子海中產生擾動，并產生“電子海嘯”，就像海岸的波浪飛濺一樣，使高能電子破碎。該過程產生兩個電子束，每個電子束都有不同的溫度成分：200keV和1MeV。 這項創(chuàng)新使用適合放在桌面上的激光器產生超過4 MeV的定向電子束，使其成為改變游戲規(guī)則的工具，用于跨不同科學領域的時間分辨微觀研究。 相關鏈接：https://phys.org/news/2024-03-generate-super-fast-electrons-table.html 論文鏈接：https://dx.doi.org/10.1038/s42005-024-01550-8 |
