歐洲核子研究中心(CERN)的AWAKE實驗旨在探索讓粒子加速器更緊湊的方法，該實驗已成為CERN首個因第三次長期關閉(LS3)而暫停運行的設施。CERN大部分加速器綜合體將于2026年中期進入LS3階段，AWAKE已于6月1日結束運行，并開始一系列重大改進。

AWAKE 螺旋等離子體電池原型是可擴展等離子體源的候選方案。(圖片：CERN)

現有加速器如大型強子對撞機，利用金屬腔體內的射頻場為帶電粒子供能。而等離子體(原子失去電子的物質狀態)能在更短距離獲得更高能量。AWAKE的加速技術利用來自CERN超級質子同步加速器(SPS)的質子束在等離子體電場中產生波峰和波谷，以此加速電子等粒子。項目負責人Edda Gschwendtner解釋，這種“尾流場”類似快艇行駛排出的水，質子束像快艇驅動尾流場，注入的電子如同沖浪者被加速，尾流場振幅越大，電子能量越高。

2016年至2018年首次運行中，AWAKE成為世界上首個證明電子能在質子(非電子或激光)驅動的尾場中加速到數GeV能級的實驗。其第二次運行第一階段于2021年開始，今年6月1日結束，展示了質子束如何在整個10米長的等離子體介質中驅動和維持高振幅尾場。Gschwendtner稱，質子束進入等離子體時會自我調制，產生小束共振驅動強尾場。

研究人員希望證明電子加速到高能時，電子束質量可控且過程可擴展。為此，AWAKE需升級，包括安裝新電子束系統和額外等離子體源。第一個等離子體源充當質子束自調制器，第二個將外部注入的電子加速到4 - 10 GeV，輻射距離10米。

擴大AWAKE規模面臨挑戰，其位于CERN中微子到格蘭薩索(CNGS)實驗先前使用的腔室上游。CNGS實驗需將SPS質子束引導到石墨靶產生中微子束并發送到意大利格蘭薩索實驗室，此過程使靶體及其屏蔽材料具高放射性，拆除和移除需專門防護措施。目前，這一復雜過程正在進行，以便為擴大的AWAKE實驗騰出空間，一座用于存放和處理拆除材料的新建筑已建成。

為分擔CERN人員工作量，拆除和移除工作計劃在2026年7月其他實驗進入LS3前基本完成。改進版AWAKE將在2029年SPS質子加速器運行開始前建造，屆時將開始對新裝置測試，其目標是在更短距離內將粒子加速到更高能量，且這一目標將更接近實現。