研究人员证明，如果质子前面有一堆相对论电子，则可以控制质子束的自调制。
在传统的粒子加速器中，粒子使用射频腔推进，通常在达到其目标能量之前完成电路的多圈。另一种可以更快地使粒子加速的替代技术是质子驱动的等离子体尾场加速，但这种方法容易产生自调制不稳定性 (SMI)，它将粒子束分解成一系列微束。现在，欧洲核子研究中心高级质子驱动等离子体韦克场加速实验 (AWAKE) 的研究人员找到了一种控制 SMI 如何发展的方法，这表明在未来的粒子加速器中利用这种效应的可能性 [ 1 ]。
当质子束以相对论速度注入等离子体时，它会产生一系列电子密度波，称为尾波场。“冲浪”这些波是随后注入的带电粒子如何以超出传统加速器的速度加速。但是尾流场也会影响质子束本身，在不可预测的自我强化过程中放大初始质子密度变化，这使得要加速粒子的注入同步变得困难。
AWAKE 团队通过在质子前不到一纳秒将相对论电子束注入等离子体中来控制这一过程。这些电子驱动的尾波场强到足以压倒等离子体和质子束中的密度波动，这通常会使 SMI 的结果不确定。至关重要的是，研究人员发现尾场的幅度和 SMI 的增长可以通过改变电子束中的总电荷来调节。研究人员希望，这种控制和复制 SMI 的新能力可以在未来十年用于加速粒子物理实验中的电子束。
——艾莉森·加斯帕里尼
艾莉森·加斯帕里尼 (Allison Gasparini) 是加利福尼亚州圣克鲁斯市的一名自由科学作家。
