研究人員證明，如果質子前面有一堆相對論電子，則可以控制質子束的自調制。
在傳統的粒子加速器中，粒子使用射頻腔推進，通常在達到其目標能量之前完成電路的多圈。另一種可以更快地使粒子加速的替代技術是質子驅動的等離子體尾場加速，但這種方法容易產生自調制不穩定性 (SMI)，它將粒子束分解成一系列微束。現在，歐洲核子研究中心高級質子驅動等離子體韋克場加速實驗 (AWAKE) 的研究人員找到了一種控制 SMI 如何發展的方法，這表明在未來的粒子加速器中利用這種效應的可能性 [ 1 ]。
當質子束以相對論速度注入等離子體時，它會產生一系列電子密度波，稱為尾波場。“沖浪”這些波是隨后注入的帶電粒子如何以超出傳統加速器的速度加速。但是尾流場也會影響質子束本身，在不可預測的自我強化過程中??放大初始質子密度變化，這使得要加速粒子的注入同步變得困難。
AWAKE 團隊通過在質子前不到一納秒將相對論電子束注入等離子體中來控制這一過程。這些電子驅動的尾波場強到足以壓倒等離子體和質子束中的密度波動，這通常會使 SMI 的結果不確定。至關重要的是，研究人員發現尾場的幅度和 SMI 的增長可以通過改變電子束中的總電荷來調節。研究人員希望，這種控制和復制 SMI 的新能力可以在未來十年用于加速粒子物理實驗中的電子束。
——艾莉森·加斯帕里尼
艾莉森·加斯帕里尼 (Allison Gasparini) 是加利福尼亞州圣克魯斯市的一名自由科學作家。
