据美国科学增进会10日动静，美国能源部布鲁克海文国度尝试室的科学家设计并测试了世界上电压最高的极化电子枪，这是建造世界上第一台全极化电子—离子对撞机（EIC）所需的要害部件。

布鲁克海文国度尝试室物理学家王尔东在石溪年夜学地下尝试室中利用高压极化电子枪，该电子枪将把“e”（或电子）放入将来的电子离子对撞机。图片来历：布鲁克海文国度尝试室

EIC是一个尖端核物理举措措施，今朝正在建造中。直流激光驱动极化电子枪是EIC的首要部件，其方针是成为EIC中一束碰撞粒子的“发令枪”，在约38.6千米周长的环形对撞机内发生并发射电子。理论上这应当会破坏原子核中的质子和中子，并揭露它们存在的机制。

该装备的首席架构师、布鲁克海文尝试室物理学家王尔东暗示，他们可将电子的速度加快至光速的80%。这意味着在年夜约二十亿分之一秒内，电子的速度可从零加快到高达每小时8亿多千米（约光速的80%），而这一进程仅在电子枪内部约5厘米的空间内完成。

但是，加快电子只是该电子枪的使命之一。另外一个使命是建立慎密摆列的粒子群并节制它们的自旋。为实现这一点，研究团队利用砷化镓晶体的超薄纳米片制造了工夫极。用激光照耀这个阴极，可以或许释放出电子，并可节制它们是向前仍是向后自旋。

一旦电子被激光从晶体中释放出来，电子枪的使命就是让它们快速移动。团队在阴极对面建造了一个阳极，并施加了极高的电压，成功实现了这一点。电子能量在年夜约5厘米的间隙中从零增添到了32万电子伏特。

另外，研究团队还找到了利用激光的最好方式。他们发现，激光的短脉冲可以或许发生包括高“束电荷”的电子群，这意味着每束电子包括约700亿个电子。这些束使粒子在加快器中与从另外一个标的目的飞来的原子核产生碰撞的概率最高。

EIC能加快极化电子，并使其与极化质子和离子产生碰撞，让科学家能深切研究可见物资的最根基组成单位。此刻，其要害部件——电子枪，不但超越了EIC的要求，并且获得相当刺眼的功效。这是世界上电压最高、强度最强的极化电子枪，而团队今朝仍在研究可以或许进一步加快对撞机内部电子的组件，使其更接近光速的程度。

（原题目：超强高压极化电子枪问世：可将电子从零加快到光速的百分之八十）

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