大阪大学研究人员开发桌面粒子爆破器：微型喷嘴和激光器如何取代巨型加速器
发布时间：2025-06-03 16:48:12 阅读数： 620
微喷嘴加速器（MNA）的概念图。一根固体氢棒嵌入铝制微喷嘴中，用于引导和聚焦等离子体流，从而优化质子加速。
大阪大学的研究人员取得了一项突破性进展：曾经被认为只有在大规模粒子加速器中才能实现的千兆电子伏特（GeV）能量质子束，可能很快就能在紧凑型装置中产生。
村上正胜（Masakatsu Murakami）教授领导的研究小组提出了一种名为微喷嘴加速（MNA）的新概念。通过设计一个具有微小喷嘴特征的微靶，并用超强、超短激光脉冲对其进行照射，该团队通过先进的数值模拟，成功演示了高质量 GeV 级质子束的产生，这是一项世界首创的成就。
这篇题为 “通过微喷嘴加速产生千兆电子伏特质子束 ”的文章发表在《科学报告》上。
与传统的基于激光的加速方法不同，传统的激光加速方法使用平面靶，能量极限低于100兆电子伏特（MeV），而微喷嘴结构则不同，它能在靶内产生的强大准静态电场中持续、逐步地加速质子。这种新机制可使质子能量超过 1 GeV，并具有出色的束流质量和稳定性。
村上教授说：“这一发现为紧凑、高效的粒子加速打开了一扇新的大门。我们相信，这种方法有可能彻底改变激光聚变能、先进放射治疗，甚至实验室规模的天体物理学等领域。”
微喷嘴加速（MNA）的概念。MNA靶材采用一个内置固体氢棒（H棒）的微喷嘴，该喷嘴精确放置在喷嘴颈部附近，以最大程度地提高质子产额。微喷嘴充当“能量透镜”，将入射激光能量聚焦到H棒上，从而实现高效、局部的能量沉积。这种结构显著增强了喷嘴出口附近的质子加速，优于缺乏该喷嘴结构的装置。
其影响是广泛的：
能源： 支持激光驱动核聚变的快速点火方案。
医学 为质子癌症治疗提供更紧凑、更精确的系统。
基础科学： 为模拟极端天体物理环境和探测超强磁场下的物质创造条件。
这项研究基于在大阪大学 SQUID 超级计算机上进行的模拟，标志着利用微结构目标进行紧凑 GeV 质子加速的首次理论演示。
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Halcyon-5 Ti:Sapphire振荡器
型号：
厂家：KM Labs, Inc.
概述：KMLabs Halcyon?重复率稳定振荡器在需要将振荡器激光脉冲与另一激光器或同步加速器的脉冲同步的客户中很受欢迎。Halcyon附带的电子设备将其输出锁定到客户的参考信号，并可提供小于150 FS的定时抖动。重复率的稳定是通过多个功能实现的，包括温度稳定试验板、用于粗反馈的电动平台、以及用于快速反馈的小型压电安装反射镜。KMLabs团队与每个Halcyon客户密切合作，以确保系统满足他们的特定需求。由于Halcyon?的灵活设计，它可以在非?？淼姆段谒ú慰夹藕牛?5 MHz至4 GHz。
