@ 2015.10.08 , 10:00
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当粒子加速器缩小100倍

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一个太赫兹加速器模块

科学家们说他们已经找到了缩小粒子加速器一个关键组件的方法,这能允许未来更强大加速器小型化。由自由电子激光科学中心(CFEL)的德国电子同步加速器(DESY)的Franz Kärtner领导的该项研究已经发表在《自然通讯》期刊上。

在现代粒子加速器中,无线电频率范围内的射频电磁辐射被用来把电子加速到接近光速,这样的加速器包括大型强子对撞机(LHC)和其它用在X射线机等医疗设备中的加速器。

这一最新突破依赖于转而使用太赫兹辐射(THz),其频率在电磁频谱上介于红外辐射和微波之间,波长相比射频短1,000倍。作为结果,起电子加速作用的“加速器模块”可以做得相对更短,其横截面仅仅有1毫米——相比之下一般加速器里的有10厘米。这意味着整个加速器尺寸可以大大减少而同时还能达到类似的能量——并且它也可以更容易地扩大规模来实现更高能量。

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(a)太赫兹直线加速器原理图 (b)毫米级THz直线加速器照片 (c)电光取样确定的太赫兹脉冲时域波形 (d)5厘米长太赫兹波导出口处的太赫兹脉冲时域波形 (e)正规化的聚焦太赫兹束强度。

“因为波长较短,太赫兹辐射比射频更有用,因此产生相同的加速场需要的能量较少,只要我们能产生出更多太赫兹辐射,就能用更高能量进行加速,毫无问题。”Kärtner说。

虽然太赫兹辐射在以前已被考虑过,但在高能量下它很难用于电子束。在这项最新研究中,研究者们转而使用激光来产生相对高的能量。他们的原型将粒子能量增加了7千电子伏特(KeV),但他们认为在三到四年中,他们可以达到20兆电子伏特(MeV)的能量。这种能量对于小型粒子加速器来说是有用的,但对于LHC这样动用超过13万亿电子伏特(TeV)能量的就没什么用了。

“这并不是一个特别大的加速,但实验证明该原理真实有效,”CFEL的共同作者Arya Fallahi在一份声明中说。因此,科学家们是看不到他们的研究对于像LHC之类加速器有用,因为这需要产生太多太赫兹才行,但它能用在医疗等其它领域中更紧凑的加速器里,甚或是在规模比不上LHC的直线加速器里。

本文译自 IFLScience,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 18+1

  1. 2952556

    貌似不懂

  2. 2952557

    不懂。

  3. 零下伊度
    @2 years ago
    2952558

    这会变成一个杀人于无形的玩意儿,太恐怖了。参考强子对撞机有个人在机器里被2个粒子射穿。。

    [2] XX [53] 回复 [0]
  4. 零下伊度
    @2 years ago
    2952561

    这个弄这么小太可怕了,当年新闻强子对撞机2个粒子射穿一个工人大脑,也造成脑子灼烧的情况,这要搞这么小以后就是杀人于无形的机器了。。。。

    [3] XX [41] 回复 [0]
  5. 2952582

    粒子束武器指日可待了吗

  6. 水镜柒奇
    @2 years ago
    2952598

    人类的基础科学不是已经被三体文明锁死了吗?

    [2] XX [21] 回复 [0]
  7. wjking512
    @2 years ago
    2952603

    @零下伊度: 对哦你可千万要小心,央视刚刚报导过的,粒子加速器小型化是美帝为覆灭中国而设下的一个举世震惊的天大阴谋,你要牢记长寿村老人给年轻人的二十五条忠告,有七种水果千万不能睡前吃,饭后多做这些事保证让你的肌肤永远停留在十八岁.

    [93] XX [5] 回复 [0]
  8. 橘红
    @2 years ago
    2952619

    @wjking512: 秋季吃这物功效竟然赛人参体内这一物多少决定是否长寿鼻子长出这一物当心命不会长身上长出这物一定要拔掉女人身上有这物竟按暗示命短
    男人经常去这地方一定会肾虚。。。。跳出来的好魔性

    [12] XX [1] 回复 [0]
  9. 2952626

    只是管子大小缩小了吧,周长还是跟以前一样长的,半径几公里是吧?我记得

  10. 脑残
    @2 years ago
    2952690

    暗器超级强化版

  11. 2952816

    楼主,语死早啊。缩小100倍。。。。。。

  12. 三体鸡
    @2 years ago
    2952900

    质子会阻止正确数据的. 人类的科技已被三体人锁死。。。咩呵呵呵

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  13. 2953077

    这是提高辐射频率了,频率越高能量越大,总有一天咱会用伽马射线加速的

  14. 脑残
    @2 years ago
    2953119

    @脑残: 我只是吐槽一下前面的评论的你们至于吗,顺便说一句,接下来踩我的全家爆炸

    [0] XX [13] 回复 [0]
  15. maroon
    @2 years ago
    2953198

    所以我可以变闪电侠吗

  16. 2953294

    混漲! 都蓋好了你怎麼不早說?

  17. sheripoe
    @2 years ago
    2953533

    i like chopin

  18. 3348371

    粒子推卫星

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