突破性進展！科學家成功駕馭電子束 粒子加速器將迎來微型化革命

德國電子同步輻射研究中心(DESY)的科學家們在雷射電漿加速技術上取得重大突破，這項技術有望讓粒子加速器變得更小、更便宜且用途更廣泛。研究團隊透過創新的磁場校正系統，大幅提升了電子束品質，不僅降低能量變異，更提高了穩定性。這項進展意味著雷射電漿加速器很快就能應用於新一代X射線源等尖端科技，為科研與醫療領域帶來革命性變革。

傳統電子加速器依賴無線電波透過特殊諧振腔來加速電子，要達到高能量需要建造長串系統，導致體積龐大且造價昂貴。相比之下，雷射電漿加速技術只需將高功率雷射脈衝打入充滿氫氣的微細管道中產生電漿，就能在短短幾毫米距離內將電子束加速到極高能量，就像快艇在水中留下的尾流一樣。

DESY的LUX實驗團隊最近發表在《自然》期刊的研究成果顯示，他們開發出一套創新的兩階段校正系統。首先讓電子束透過由四組偏轉磁鐵構成的「之字形」路徑，使電子束在時間上拉長並按能量排序；接著再將這些電子送入類似現代無線電頻率加速器的模組中進行能量壓縮。研究第一作者Paul Winkler解釋：「透過精確控制時序，我們可以加速後方低能電子，同時減速前方高能電子，從而壓縮能量分佈。」

這項技術使能量擴散減少了18倍，中心能量波動更降低了72倍，精確度已可媲美傳統加速器。DESY加速器部門主任Wim Leemans表示：「這是理論與實驗完美結合的典範。更令人振奮的是，我們使用的多數元件都來自現有庫存。」

研究團隊已構思出具體應用方向：這項技術可用於產生和加速電子束，注入PETRA III等X射線光源或其後繼機型PETRA IV中。相較於現行需要大型傳統加速器的粒子注入方式，雷射電漿技術提供了更緊湊且經濟的替代方案。

雖然還需在雷射技術改進和連續運作等方面持續研發，但這項突破已證明電漿加速器確實具備實際應用的潛力。正如前加速器部門主任Reinhard Brinkmann所言：「這項成果展現了電漿加速技術與現代加速器技術的成功融合，也將進一步增強學界對這項新興技術的信心。」