Физики из Национальной ускорительной лаборатории SLAC создали плазменный линейный ускоритель заряженных частиц, длина которого в сотни раз меньше традиционных линейных ускорителей. Если трёхкилометровый ускоритель SLAC разгоняет электроны до 90 ГэВ, то экспериментальная установка примерно в 150 раз эффективнее: электроны получают энергию 1,6 ГэВ на дистанции 36 см.
Идея плазменных ускорителей не нова: ещё в конце 1970-х годов физики обсуждали возможность использования плазмы для ускорения элементарных частиц, а в 2000-х появились первые экспериментальные доказательства работоспособности технологии. Были созданы и полноценные прототипы, однако эффективность преобразования энергии у них была крайне низкой, а ускоренные электроны имели широкий спектр. Теперь же калифорнийским учёным удалось добиться как высокой эффективности — более 30% в отдельных случаях и 18% в среднем, так и небольшого разброса значений энергии — в среднем 2%.
Принцип работы ускорителя напоминает сёрфинг — очень популярный в Калифорнии вид спорта. Первичный пучок электронов, проходящий сквозь литиевую плазму, создаёт в ней волну — градиент плотности, обеспечивающий колоссальное электрическое напряжение. Следующий пучок частиц «седлает» эту волну и получает значительное ускорение. Поскольку распределение плотности плазмы напоминает волны, остающиеся после прохождения корабля, такие ускорители получили название «кильватерные» (англ. wakefield).
Поток электронов, который генерирует созданная в лаборатории SLAC установка, достаточно плотен и однороден для использования в ускорительной физике. Дело за малым — объединить последовательно и синхронизировать несколько таких установок для получения необходимых значений энергии пучка. Итоговая длина ускорителя составит метры, но отнюдь не километры, как сейчас. Ещё одна задача на будущее — разработать ускоритель для позитронов. При его создании придётся пересмотреть схему работы, ведь положительно заряженной плазме требуется не «тянуть» позитронные пучки, а «толкать».
