第六十三章 不失相尾波場加速 (第1/2頁)

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魏風抓著頭髮，思考著如何解決鐳射尾場加速中的失相問題。

目前低能級的粒子對撞機，在高能物理上面，已經是沒有什麼好研究了，因為絕大部分的成果，大家都摸清楚了。

如果想讓高能物理可以更進一步，對撞機至少需要具備tev量級的電子能量。

既然鐳射尾場加速的能力是100v/，那就加速10不就行了嗎很重要的一個制約因素就是——失相。

相是相位的相，可以把這個尾波的等離子體波，看成是一個近似正弦函式，那麼在一個y週期內，前半個週期是電場強度為正，對心減速，後半個週期為負，對電子加速。

因此要將電子限制在後半個週期的加速相位內。

可問題是鐳射在等離子體中傳播，由於色散原因速度達不到光速，因而尾波的速度也到不了光速。

可是v能級的電子是非常接近光速的（相對論因子伽馬大概為2000），所以電子和尾波之間存在相對速度，電子向前運動慢慢的就跑岀加速相位，進入減速相位，能量便不能再增加了。

失相長度也就在到量級，這也是為什麼目前只能加速到v量級。因此失相限制了最高電子能量。

黃明哲突然說道：“要想達到tev的電子能量，目前只能另闢蹊徑。”

“另闢蹊徑你有想法”

“一次加速不夠，那就多加幾次。”

魏風想著想著，頓時眼前一亮，不過隨即他又搖了搖頭：“不行，如果這樣做，尾場加速的和傳統加速器比起來，有什麼區別”

“……”

黃明哲隨即明白了魏風的意思，他提出的多級聯合加速方案，即便單級加速能夠達到10v。

要達到目標的tev級的對撞機，那麼這樣的話裝置就會非常巨大，成本也會極大的提高，相比於傳統加速器的優勢就基本體現不出來了。

而且別說100級了，目前也最多可以就做到兩級，加速的能量在100v能級，相比於1tev的目標小得可憐。

原因就在於太難，多個鐳射尾場加速級需要在飛秒和微米的時間和空間尺度上精確匹配。

高能電子的速度基本非常接近光速了，不失相就要求鐳射在等離子中的傳播速度是光速了。

而等離子體是色散介質，怎麼可能實現光速呢黃明哲苦惱的咬著筆頭。

不過魏風倒是被黃明哲的想法啟發到，他在草稿紙上寫寫畫畫著。

草稿紙上如同鬼畫符一樣，只魏風自己知道是啥東西。

“明哲有一些想法，我需要你來計算。”

“沒問題。”

魏風說了自己的想法，黃明哲飛快的心算起來，他不斷的計算出資料，而魏風則不斷的修改方案。

一個星期之後。

“大功告成！”

倆人看著電腦上面模擬出來的模型。

右邊的是一個階梯鏡，三維情況下是很多個環組成的，每一個環的深度不同，不在一個平面上。

這樣入射的光被反射出來後就會形成一系列光環，環與環之間實現不同的v延遲。

然後很多這樣的環入射到左邊的拋物面聚焦鏡上，而這個聚焦鏡是特殊設計的，一般聚焦鐳射束的時候，不會改變鐳射束的脈寬。

可是這個聚焦鏡神奇的地方，在於能夠把不同徑向位置的光，聚焦到不同的縱向位置上。

這樣配合階梯鏡，可以把不同環（對應不同時間延遲）的光聚焦到不同的焦點位置，極大的延伸焦點的長度。

這樣做的目的是能夠使得焦點的有效速度為光速。

簡單來說，就是把一個光環聚焦到一個位置上，產生尾波場加速電子至非常接近光速。

當電子在這個尾波場內達到失相的時候，下個環的光被聚焦到電子剛好傳播到的地方，而時間延遲是可以透過精確調節階梯鏡上環的深度而做到的，這樣電子又進入了第二個光環產生的第二個尾波場。

以此類推，假設每個鐳射環將電子加速到10v，只需要100個環就能將電子加速到1tev了。

倆人的計算表明只需要45米就可以實現10tev的電子加速了，45米的加速距離，就可以將能級提升到1tev。

而西洲聯盟的大型粒子對撞機，其設計的最大能級是單向7tev，雙向14tev。

也就是說，如果按照黃明哲和魏風倆人的方案，要實現14

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