脉冲星、黑洞周围,充满以近光速飞的正负电子对等离子体。电子和正电子混在一起,能集体运动,驱动高能辐射。人类至今没在实验室造出足够稠密、能表现集体行为的这种等离子体

以前两条路都不够。直接法:皮秒激光打固体靶,电荷量大,但发散几百毫弧度,密度掉得快。间接法:先激光尾场或传统加速器,束流准直,发散几毫弧度,但电荷量低。对等离子体需要同时满足:总电荷够大,束流够准。

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核心方案用千焦耳级拍瓦激光,优化直接激光加速DLA。通俗说,激光在气体里推电子,像冲浪一样把电子在气泡尾波中加速。模拟中,电子束能量到GeV,电荷几十到上百纳库仑,发散角几十毫弧度。把它打到高原子序数重金属靶,可产生3万亿个正电子,能量谱可调。最关键的是横向尺寸,在电子束静止只有几个趋肤深度。趋肤深度可理解为等离子体屏蔽电磁场的薄层厚度。束流越细越密,才可能触发集体不稳定。DLA把直接法的高电荷量、高转换效率和间接法的好准捏到一起,还能把激光能量几十个百分点转成高能电子,模拟中达50%。门槛因此大幅降低。

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实验室天体物理:过去只能靠模型和数值模拟的正负电子对集体过程,有望在实验室直接观测。对撞机:TeV正负电子对撞机缺高转换效率、低发射度、GeV正电子源,DLA驱动源是候选。μ子源:产额规律降低设计难度。

这不是画饼。DLA驱动的次级源,就是通往实验室对等离子体、高产额μ子束和轻子对撞机注入器的近期路径。

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