Використовуючи один з найбільш потужних лазерів на земній кулі, учені з Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі американського Міністерства енергетики прискорили субатомні частинки до найвищого значення швидкості-енергії, зареєстрованого коли-небудь для компактного прискорювача частинок. Вчені використовували спеціалізований петаваттный лазер і хмара газу із заряджених частинок, плазму, для створення нового компактного лазерно-плазмового прискорювача, прискорювача частинок нового класу, який, поміщається на звичайному робочому столі, і який, як сподіваються вчені, зможе коли-небудь витіснити традиційні прискорювачі, довжина яких обчислюється сотнями метрів і кілометрами.Прискорення частинок, електронів в даному випадку, здійснювалося в обсязі плазмової труби, довжиною всього в дев’ять сантиметрів. На виході швидкість електронів відповідала енергії 4.25 Гев (гігаелектронвольт). Прискорення до такої високої енергії на такій малій відстані вказує на рівень прискорення (енергетичний градієнт) в 1000 разів перевищує аналогічний показник у традиційних прискорювачів частинок, і, крім цього, даний показник є абсолютним світовим рекордом для лазерно-плазмових прискорювачів частинок.»Отримання такого високого результату вимагає безпрецедентного рівня точності контролю лазера і плазми» — розповідає доктор Вім Лимэнс (Dr. Wim Leemans), директор відділу Технологій прискорення і прикладної фізики (Accelerator Technology and Applied Physics Division) лабораторії Лоуренса.Традиційні прискорювачі частинок, такі, як Великий Адронний Колайдер CERN, діаметр окружності якого становить 27 кілометрів, прискорюють частинки за рахунок модуляції електричних і магнітних полів, які наповнюють обсяг тунелю прискорювача. Згідно з наявними розрахунками, така технологія прискорення частинок може забезпечити темп прискорення на рівні 100 Мев на метр, при спробах більш швидкісного розгону елементи прискорювача просто можуть не витримати збільшенням механічного навантаження.
У лазерно-плазмових прискорювачів використовується зовсім інший підхід. Імпульс лазерного світла вводиться в обсяг короткої порожнистої трубки, яка заповнена іонізованої плазмою. Світло лазера створює в об’ємі плазми хвилі, в пастку яких потрапляють вільні електрони. Рухаючись разом з цією хвилею, електрони отримують енергію і розганяються до високих швидкостей. Цей процес дуже нагадує спосіб, яким серфінгісти отримують необхідну їм енергію для руху від хвилі.Рекордний показник енергії розгону був отриманий за допомогою лазера BELLA (Berkeley Lab Laser Accelerator), одного з найбільш потужних лазерів в світі на сьогоднішній день. Лазер BELLA, який почав працювати на повну потужність тільки в минулому році, виробляє імпульси світла, у яких міститься потужність в квадрильон ватт (петаватт). Крім такого високого показника енергії променя лазер BELLA має одну з найбільш досконалих систем управління, що забезпечує надзвичайно високу точність керування роботою лазера.»Ми потрапляємо променем цього лазера з відстані 14 метрів в отвір, діаметр якого дорівнює 500 мікронам» — розповідає доктор Лимэнс, — «Промінь лазера BELLA володіє дуже високою стабільністю всіх його характеристик, що дозволило використовувати його для накачування лазерно-плазмового прискорювача. Такого рекордного показника швидкості розгону часток було б неможливо досягти, використовуючи будь-який інший лазер, нехай і зіставною з лазером BELLA потужності».Але вчені абсолютно не збираються зупинятися на досягнутих результатах. У більш далекій перспективі група доктора Лимэнса націлилася на подолання планки показника рівня енергії розгону електронів в 10 Гев. Але для досягнення такого вченим потрібно абсолютно новий рівень контролю не тільки за світлом лазера, але і над рівномірністю розподілу густини плазми в трубці прискорювача. Іншими словами, ученим потрібно створити в плазмі щось типу тунелю для імпульсу світла, який буде мати необхідну форму і в якому плазмові хвилі, що несуть електрони розганяються, зможуть рухатися з більш високою швидкістю.