台式加速器研究取得进展

【美国《纽约时报》４月２日文章】题：点燃台式加速器的希望
自１９９３年国会取消建造一台耗资１００亿美元、占地面积可能占得克萨斯州一个县大部分的粒子对撞机以来，建造更大加速器的前景实际上已经消失了，这类加速器可能使人瞥见基本粒子中的新结构层次。
由于认识到传统的加速器可能达到规模和成本的实际极限，物理学家们梦想开拓新的方法，提高用来探索超微领域的亚核粒子抛射物的能量。目标是建造便宜的台式加速器，这种加速器能够把电子或质子（或者它们的反物质对应物）的能量提高到用巨大而昂贵的传统加速器所能达到的程度。
最近加速器技术的发展已点燃了希望：只有几码长的机器有朝一日也许能把粒子的能量提高到适当规模的传统加速器远远不可能企及的程度。
设在安阿伯的密歇根大学的唐纳德·乌姆施塔特博士说，如果最近实验得到的结果能够按比例增加上去，一码长的加速器将可能把电子的能量提高到从建在加利福尼亚州的两英里长的“斯坦福线性加速器”所能获得的程度。
他的研究小组已通过用一种大功率激光器把一束短脉冲打入低压气体而获得了一束能量为１０００万电子伏特的电子。他在接受采访时说：“１０００万电子伏特的加速器通常要占满一间大屋子，而我们在不到１毫米的距离内就得到了这一能量。”
乌姆施塔特的加速方法利用了“超快光学研究中心”主任杰拉尔德·莫罗发明的一种很高功率的激光器具有的一些新性质。这种激光器产生的光脉冲通过一个光学系统，光学系统把相对长的脉冲压缩成超短脉冲，每个脉冲仅万亿分之几秒长。
把脉冲压缩到这么短的时间后，激光器的峰值能量可达到一万亿电子伏特。乌姆施塔特博士报告说，当把带有这么大能量的脉冲发射到含有氩气的室中时，激光把原子的电子剥去，并在由此而得到的等离子气体中产生一种波，波的前进速度几乎达到光速。波后面的尾迹是一种称为“尾迹场”的能量波。尾迹场从气体中捕获电子，并把它们的能量猛然提高到几百万电子伏特。由此而得到的电子束的横截面与产生电子束的激光脉冲具有的横截面相同。
乌姆施塔特认为，激光尾迹场加速技术很有可能成为新一代“注射器”的基础，这种加速器把粒子提高到一定能量后，还可继续用常规类型的机器把粒子进一步加速。