SLAC国家加速器实验室的科学家在激光等离子加速器(LPA)技术领域取得了重要的里程碑。他们利用简单的水流能量成功产生了快速、明亮的质子束，这一突破解决了长期存在的挑战，使LPA技术更接近实际应用。
SLAC国家加速器实验室高能密度科学部主任Siegfried Glenzer表示，这些令人兴奋的结果为相对论高功率激光器在医学、加速器研究和惯性聚变领域的新应用铺平了道路。
传统粒子加速器，如同步加速器，使用电磁铁来产生光束，但庞大的尺寸限制了它们的应用。LPA提供了一种紧凑且经济高效的替代方案，然而，高强度激光会摧毁目标，每次射击都需要新目标，同时LPA产生的质子束通常像泛光灯一样散开，难以保持狭窄焦点。
此次突破通过使用细水流代替固体靶材来解决这些问题。研究团队引入了一层薄薄的水膜，每次射击后都会补充，实现自我再生。这种水流不仅消除了更换靶材的需要，还意外增强了质子束的特性。当激光照射到水面上时，蒸发的水形成蒸汽云与质子束相互作用，产生磁场，从而自然聚焦光束，使质子束更亮、排列更紧密。
与使用固体靶的实验相比，水片将光束发散度降低了一个数量级，并将效率提高了一百倍。质子束表现出非凡的稳定性，在数百次激光发射中始终以每秒五个脉冲的速度运行。此外，每次发射的射线束释放的剂量相当于质子疗法中使用的标准辐射剂量40格雷，这是之前LPA在重复率下从未实现过的壮举。
Siegfried Glenzer总结道：“这项工作改变了整个范式，我们不再完全依赖模拟，现在可以从实验的角度推动物理，测试不同的激光强度、目标密度和环境压力。”
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