第六十三章 不失相尾波場加速
魏風抓著頭發，思考著如何解決激光尾場加速中的失相問題。
目前低能級的粒子對撞機，在高能物理上麵，已經是沒有什麽好研究了，因為絕大部分的成果，大家都摸清楚了。
如果想讓高能物理可以更進一步，對撞機至少需要具備tev量級的電子能量。
既然激光尾場加速的能力是100gev/m，那就加速10m不就行了嗎?很重要的一個製約因素就是——失相。
相是相位的相，可以把這個尾波的等離子體波，看成是一個近似正弦函數，那麽在一個y周期內，前半個周期是電場強度為正，對心減速，後半個周期為負，對電子加速。
因此要將電子限製在後半個周期的加速相位內。
可問題是激光在等離子體中傳播，由於色散原因速度達不到光速，因而尾波的速度也到不了光速。
可是gev能級的電子是非常接近光速的（相對論因子伽馬大概為2000），所以電子和尾波之間存在相對速度，電子向前運動慢慢的就跑岀加速相位，進入減速相位，能量便不能再增加了。
失相長度也就在mm到cm量級，這也是為什麽目前隻能加速到gev量級。因此失相限製了最高電子能量。
黃明哲突然說道：“要想達到tev的電子能量，目前隻能另辟蹊徑。”
“另辟蹊徑?你有想法?”
“一次加速不夠，那就多加幾次。”
魏風想著想著，頓時眼前一亮，不過隨即他又搖了搖頭：“不行，如果這樣做，尾場加速的和傳統加速器比起來，有什麽區別?”
“……”
黃明哲隨即明白了魏風的意思，他提出的多級聯合加速方案，即便單級加速能夠達到10gev。
要達到目標的tev級的對撞機，那麽這樣的話設備就會非常巨大，成本也會極大的提高，相比於傳統加速器的優勢就基本體現不出來了。
而且別說100級了，目前也最多可以就做到兩級，加速的能量在100mev能級，相比於1tev的目標小得可憐。
原因就在於太難，多個激光尾場加速級需要在飛秒和微米的時間和空間尺度上精確匹配。
高能電子的速度基本非常接近光速了，不失相就要求激光在等離子中的傳播速度是光速了。
而等離子體是色散介質，怎麽可能實現光速呢?黃明哲苦惱的咬著筆頭。
不過魏風倒是被黃明哲的想法啟發到，他在草稿紙上寫寫畫畫著。
草稿紙上如同鬼畫符一樣，隻魏風自己知道是啥東西。
“明哲有一些想法，我需要你來計算。”
“沒問題。”
魏風說了自己的想法，黃明哲飛快的心算起來，他不斷的計算出數據，而魏風則不斷的修改方案。
一個星期之後。
“大功告成！”
倆人看著電腦上麵模擬出來的模型。
右邊的是一個階梯鏡，三維情況下是很多個環組成的，每一個環的深度不同，不在一個平麵上。
這樣入射的光被反射出來後就會形成一係列光環，環與環之間實現不同的v延遲。
然後很多這樣的環入射到左邊的拋物麵聚焦鏡上，而這個聚焦鏡是特殊設計的，一般聚焦激光束的時候，不會改變激光束的脈寬。
可是這個聚焦鏡神奇的地方，在於能夠把不同徑向位置的光，聚焦到不同的縱向位置上。
這樣配合階梯鏡，可以把不同環（對應不同時間延遲）的光聚焦到不同的焦點位置，極大的延伸焦點的長度。
這樣做的目的是能夠使得焦點的有效速度為光速。
簡單來說，就是把一個光環聚焦到一個位置上，產生尾波場加速電子至非常接近光速。
當電子在這個尾波場內達到失相的時候，下個環的光被聚焦到電子剛好傳播到的地方，而時間延遲是可以通過精確調節階梯鏡上環的深度而做到的，這樣電子又進入了第二個光環產生的第二個尾波場。
以此類推，假設每個激光環將電子加速到10gev，隻需要100個環就能將電子加速到1tev了。
倆人的計算表明隻需要45米就可以實現10tev的電子加速了，4.5米的加速距離，就可以將能級提升到1tev。
而西洲聯盟的大型粒子對撞機，其設計的最大能級是單向7tev，雙向14tev。
也就是說，如果按照黃明哲和魏風倆人的方案，要實現14tev的總能級，隻需要63米長度的加速場。
而西洲聯盟那個大型粒子對撞機，總長度是27公裏。
27公裏和63米，差別是多大?將近428倍的區別，那個造價就更加不用想了。
西洲聯盟那台前前後後一共耗費了80多億美刀，而每一年的使用和維護費大約是10億美刀，這個數字想想就可怕。
這個世界還真沒有幾個勢力可以玩得起這種大玩具，除了西洲聯盟，就華國、米國、東瀛這幾個國家可以拿的出。
至於國內科學院高能物理研究所計劃的那個長度100公裏的超大型粒子對撞機，他隻能說想想就好。
“明哲，激光器那邊怎樣?”
“我昨天問了一下，現在隻實現了670j能級，距離目標3000j還有一大段距離。”
“已經實現了670j了?咱們的材料研究所也太給力了吧?”魏風可沒有覺得慢，反而是覺得非常快。
“快嗎?我覺得一般般。”黃明哲笑道。
“人言否?你這話讓其他研究材料的人聽到，他們可能要死給你看。”魏風苦笑道。
“我們準備一下，一邊打造一個小型的測試型，一邊完成論文。”
“ok。”
這種理論物理，黃明哲並不想隱瞞下來，畢竟空中樓閣再漂亮，沒有材料一樣隻是擺設。
思維社隻需要掌握材料這個核心，別人隻能幹瞪眼。
在二十多個研究員的幫助下，物理研究所花費了兩百多萬，完成了一個小型的實驗激光尾場加速器，盡管能級非常小。
但是用來驗證他們的方案，那是綽綽有餘的，現在沒有高能超短脈衝，打造大型激光尾場加速器也是擺設。
“啟動設備。”
一眾研究員心潮澎湃，高能物理在場的研究員誰不了解，他們沒有想到，竟然可以在私人企業看到。
“激光器輸入穩定。”
“激光自動矯正係統啟動。”
“正在計算尾場末端輸出能級。”
“能級為4gev。”
啪啪啪……一眾研究員一邊鼓掌一邊鬼哭狼嚎起來。
魏風和黃明哲相視一笑，顯然一切都在他們的預料之中。
“大家安靜一下，先多實驗幾次。”黃明哲吩咐道。
“好。”
隨著實驗的進行，論文的預測數據和實驗數據基本一致，將論文小改之後。
這篇名為《不失相尾波場加速》的論文，被發往物理學報編輯部。