脈沖激光器通過MLS U125波蕩器與電子束共傳播，并施加能量調(diào)制。

當(dāng)超高速電子發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，它們會發(fā)出光——同步輻射。這被用于所謂的存儲環(huán)中，其中的磁鐵迫使粒子進入一條封閉的路徑。這種光是縱向非相干的，由多種波長組成。

它的高亮度使其成為材料研究的絕佳工具。單色儀可用于從光譜中挑選出單個波長，但這會將輻射功率降低許多數(shù)量級，僅為幾瓦。

但是，如果儲光環(huán)能夠提供輸出功率高達幾千瓦的單色相干光，類似于高功率激光，那又會怎樣呢?物理學(xué)家Alexander Chao和他的博士生Daniel Ratner在2010年找到了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)的答案：如果在儲能環(huán)中運行的電子束的波長比它們發(fā)出的光的波長短，那么發(fā)出的輻射就會變得相干，因此功率就會提高幾百萬倍。

HZB 博士生、論文第一作者Arnold Kruschinski解釋說：“你需要知道，存儲環(huán)中的電子并不是均勻分布的。它們成串移動，通常長度約為一厘米，距離約為 60 厘米。這比Chao提出的微束要多六個數(shù)量級。”

中國理論家Xiujie Deng為穩(wěn)態(tài)微束項目(SSMB)定義了一套特定類型圓形加速器的設(shè)置，即等時環(huán)或 "低α"環(huán)。在與激光相互作用后，這些環(huán)會產(chǎn)生只有一微米長的短粒子束。

來自 HZB、清華大學(xué)和 PTB 的研究團隊已經(jīng)在 2021 年的原理驗證實驗中證明了這一方法的有效性。他們使用了位于阿德勒斯霍夫(Adlershof)的計量光源(MLS)--這是首個專為低α操作而設(shè)計的存儲環(huán)。現(xiàn)在，該團隊已經(jīng)能夠在大量實驗中全面驗證鄧的理論，以生成微束。"克魯辛斯基說："對我們來說，這是通往新型 SSMB 輻射源的重要一步。

不過，HZB 項目經(jīng)理約爾格-費克斯(J?rg Feikes)確信，在此之前還需要一些時間。他認為 SSMB 與自由電子激光器的發(fā)展有一些相似之處。

他說：“經(jīng)過最初的實驗和數(shù)十年的開發(fā)工作，這個想法變成了千米長的超導(dǎo)加速器。"這種發(fā)展是非常長期的。它始于一個想法，然后是一個理論，然后有實驗者逐步實現(xiàn)它，我認為 SSMB 也將以同樣的方式發(fā)展。”

審核編輯 黃宇