蓝冠官网《Q374919 》SLAC的发明利用太赫兹辐射来驱动一个极小的铜加速器结构。

粒子加速器产生的高能电子束、蓝冠 质子和离子的应用范围很广，包括照亮自然界亚原子成分的粒子对撞机、在化学反应中将原子和分子薄膜化的x射线激光器，以及用于治疗癌症的医疗设备。

一般来说，加速器越长，动力就越强。现在，由能源部SLAC国家加速器实验室的科学家领导的一个团队已经发明了一种新型加速器结构，在给定的距离内，它能提供比传统加速器大10倍的能量。这可以使给定应用程序使用的加速器缩短10倍。

这项技术背后的关键思想是利用太赫兹辐射来提高粒子能量，该技术最近发表在《应用物理快报》(Applied Physics Letters)上。

在今天的加速器中，粒子从一个射频(RF)场吸收能量，蓝冠官网 这个场被送入特定形状的加速器结构，即空腔。每个空腔在一定距离内只能提供有限的能量，因此需要非常长的空腔串来产生高能光束。

太赫兹和无线电波都是电磁辐射;它们各自的波长不同。因为太赫兹波比无线电波短10倍，太赫兹加速器中的空腔也可以小得多。事实上，这项研究中发明的这个只有0.2英寸长。

建造这些微小腔结构的一个主要挑战是非常精确地加工它们。在过去的几年里，SLAC团队开发了一种方法来做到这一点。他们没有采用传统的将多层铜层层叠加的方法，而是通过加工两半并将它们粘合在一起来建造这个微小的结构。

这种新结构产生的粒子脉冲也比传统铜结构产生的粒子脉冲短1000倍，传统铜结构产生的粒子脉冲可以产生更高的脉冲率，并在给定的时间内释放出更多的能量。

接下来,研究人员正计划把这项发明变成一个电子枪——一种设备,可以生产非常明亮的电子束发现科学,蓝冠注册 包括下一代x射线激光和电子显微镜,使我们看到实时在原子水平自然是如何工作的。这些光束也可以用于癌症治疗。

要实现这一潜力，还需要进一步开发太赫兹辐射源，并将其与先进的加速器(如本研究中所描述的加速器)集成。因为太赫兹辐射的波长很短，所以开发太赫兹辐射源特别具有挑战性，而且目前可用的技术也很少。SLAC的研究人员正在追求电子束和基于太赫兹产生的激光，以提供所需的高峰值功率，将他们的加速器研究转化为未来的实际应用。

参考文献:穆罕默德·a·k·Othman, Julian Picard, Samuel Schaub, Valery A. Dolgashev, Samantha M. Lewis, Jeffery Neilson, Andrew Haase, Sudheer Jawla, Bruno Spataro, Richard J. Temkin, Sami Tantawi, Emilio A. Nanni，《外部驱动的毫米波粒子加速器结构的实验演示》，2020年8月18日，应用物理快报。

DOI: 10.1063/5.0011397

该项目由SLAC的Mohamed Othman和Emilio Nanni领导。加速器的结构是在SLAC设计和制造的，使用麻省理工学院的特殊太赫兹辐射源进行测试。其他贡献来自意大利的国家核物理研究所(INFN)。该项目由美国能源部科学办公室(Office of Science of Science)资助，其中包括授予南尼的能源部科学早期职业研究计划奖(Office of Science Early Career Research Program award)和美国国家科学基金会(National Science Foundation)。