Ученым национальной лаборатории Министерства энергетики США удалось ускорить субатомные частицы высоких энергий с помощью лазерного ускорителя. Они утверждают, что развили ускорение энергии около 4.25 гига электрон-вольт. Ускорение этой величины коррелирует с ростом энергии в 1000 раз больше, чем возможно традиционными и очень большими ускорителями.
Самый большой адронный коллайдер, находящийся около Женевы на границе Швейцарии и Франции, около 17 км в окружности и ускоряет частицы путем ряда последовательных, модулированных электромагнитных полей, содержащихся в полости металла. Однако энергия около 100 мега электрон-вольт на метр может нарушить полости металла трубы ускорителя и начать распадаться.
Для сравнения лазерные ускорители достигают мировой рекорд путем ускорения электронов внутри трубки с плазмой длиной 9 см до скорости, которая обычно может развить ускоритель длиной несколько километров.
Чтобы быть справедливым к традиционным ускорителям, лазерно плазменные ускорители работают на совершенно ином подходе для захватывания частиц добавляя такие огромные энергетические уровни. В этом случае эксперимент был реализован с помощью одного из самых мощных лазеров в мире, ускорителя лазерной лаборатории Беркли (Белла). Эта лазерная система производит луч света с силой эквивалентной квадриллиону Вт мощности (единицы: петаватт). Исследователи Беркли используют очень маленькие трубки, как солома, которые содержат плазму их ускоритель частиц. Хотя, в этом первоначальном эксперименте, они были ограничены импульсами 0,3 PW или 300 000 гигаватт.
Лазеры на этом принципе сейчас производят около 300 мега электрон-вольта, который показывает огромную мощность с новой системой, даже тогда, когда используется только доля потенциала. Принцип действия лазерно-плазменного ускорителя освещаться довольно широко.
Лазерная энергия от Белла через плазму производит огромные волны энергии и ускоряет свободные электроны в плазме состояния высоких энергий. Исследователи сравнивают этот процесс, как серфер на доске для серфинга набирает скорость во время скольжения на океанской волне.
Хотя, с точки зрения «серфинга» электрон мчится вдоль волны со скоростью в многие миллионы км в час. До выработки таких высоких энергий даже маленький просчет может привести к катастрофе. Исследователи ищут методы для моделирования различных параметров и проверяют их теорию заранее, чтобы повлиять на общий результат эксперимента. Также запускаются компьютерные симуляции до начала настройки реальных испытаний.
Работа с лазерными ускорителями потребует создание и проверку новой техники плазмы для канала формирования и управления, особенно в ближайшем будущем, чтобы производить ускорение энергии эквивалентно 10 гига электрон-вольт.
Для ускорения электронов на эти виды энергии, исследователям будет необходимо еще более точный контроль плотности плазмы, содержащейся в трубе, через которую проходит лазерный свет.