欧洲核子研究中心(CERN)的AWAKE实验旨在探索让粒子加速器更紧凑的方法，该实验已成为CERN首个因第三次长期关闭(LS3)而暂停运行的设施。CERN大部分加速器综合体将于2026年中期进入LS3阶段，AWAKE已于6月1日结束运行，并开始一系列重大改进。
AWAKE 螺旋等离子体电池原型是可扩展等离子体源的候选方案。(图片：CERN)
现有加速器如大型强子对撞机，利用金属腔体内的射频场为带电粒子供能。而等离子体(原子失去电子的物质状态)能在更短距离获得更高能量。AWAKE的加速技术利用来自CERN超级质子同步加速器(SPS)的质子束在等离子体电场中产生波峰和波谷，以此加速电子等粒子。项目负责人Edda Gschwendtner解释，这种“尾流场”类似快艇行驶排出的水，质子束像快艇驱动尾流场，注入的电子如同冲浪者被加速，尾流场振幅越大，电子能量越高。
2016年至2018年首次运行中，AWAKE成为世界上首个证明电子能在质子(非电子或激光)驱动的尾场中加速到数GeV能级的实验。其第二次运行第一阶段于2021年开始，今年6月1日结束，展示了质子束如何在整个10米长的等离子体介质中驱动和维持高振幅尾场。Gschwendtner称，质子束进入等离子体时会自我调制，产生小束共振驱动强尾场。
研究人员希望证明电子加速到高能时，电子束质量可控且过程可扩展。为此，AWAKE需升级，包括安装新电子束系统和额外等离子体源。第一个等离子体源充当质子束自调制器，第二个将外部注入的电子加速到4 - 10 GeV，辐射距离10米。
扩大AWAKE规模面临挑战，其位于CERN中微子到格兰萨索(CNGS)实验先前使用的腔室上游。CNGS实验需将SPS质子束引导到石墨靶产生中微子束并发送到意大利格兰萨索实验室，此过程使靶体及其屏蔽材料具高放射性，拆除和移除需专门防护措施。目前，这一复杂过程正在进行，以便为扩大的AWAKE实验腾出空间，一座用于存放和处理拆除材料的新建筑已建成。
为分担CERN人员工作量，拆除和移除工作计划在2026年7月其他实验进入LS3前基本完成。改进版AWAKE将在2029年SPS质子加速器运行开始前建造，届时将开始对新装置测试，其目标是在更短距离内将粒子加速到更高能量，且这一目标将更接近实现。
