电子伏特从约80兆提高到150兆，小型激光设备创质子加速能量新纪录

德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心科学家在激光等离子体加速方面取得重大进展。电伏到兆他们采用一种创新方法，特从提高成功将质子能量从约80兆电子伏特提高到150兆电子伏特。约兆这一成果大幅超越了此前的小型新纪质子加速纪录，让小型激光设备首次获得迄今仅在更大型设施中才能获得的激光加速能量水平。最新研究有望促进医学和材料科学的设备发展。相关论文发表于13日出版的创质《自然·物理学》杂志。

与传统加速器相比，电伏到兆激光等离子体加速器并不依赖强大的特从提高无线电波推动粒子运动，而是约兆利用激光加速粒子。但这项技术目前处于研究阶段，小型新纪全球仅有几个超大型激光系统能够实现将质子加速到100兆电子伏特的激光加速能量水平。

研究负责人蒂姆·齐格勒表示，设备为了使用更小激光设备以及更短脉冲实现类似高加速器能量，创质他们利用了激光闪光这一特性，电伏到兆即一小部分激光就像“抢跑”一样，在特制的塑料箔内触发一系列复杂的加速机制。这极大地提升了名为DRACO的激光器的质子加速能量。

研究结果显示，DRACO激光器此前的质子加速能量纪录约为80兆电子伏特，现在能达到150兆电子伏特，几乎是原来的两倍。而且，加速的粒子束展现出高能且匀速运动的卓越特性。

研究团队认为，这一突破有望使小型激光等离子体加速器在医学领域发挥重要作用，特别是在精准肿瘤治疗方案方面。目前医生们主要依赖大型治疗加速器开展此类研究。现有的大型加速器耗电量巨大，而激光等离子体加速器可能更经济。激光闪光也可用来产生短而强的中子脉冲，这对科技发展以及材料分析都具有重要意义。

齐格勒表示，他们希望与其他实验室合作，更精确地控制加速，未来能够实现超过200兆电子伏特的质子加速能量。