شتاب ذرات لیزر در پلاسما

از زمان تولد تحقیقات ذرات بنیادی در دهه سی ، شتاب دهنده های ذرات ابزار اصلی بوده اند. هر بار که ذره ای از انرژی بالاتر در دسترس باشد ، پدیده های جدیدی مشاهده شده است. اندازه شتاب دهنده ها با انرژی ذره تقریباً به صورت خطی افزایش می یابد. در شتاب دهنده های دایره ای "لپتون" ، این اندازه تحت تأثیر تابش سنکروترون است: اتلاف انرژی در هر نوبت با قدرت چهارم انرژی ذره افزایش می یابد و با شعاع مسیر متناسب عکس است.   یک الکترون یا یک پوزیترون در LEP (101 GeV ، شعاع 4.2 کیلومتر) در یک نوبت حدود 2 GeV انرژی خود را تابش می کند. از آنجایی که الکترون 290 GeV 50 درصد انرژی خود را در هر نوبت تابش می کند ، نسل بعدی شتاب دهنده های لپتون باید خطی باشد. از آنجا که هادرون ها سنگین ترند ، تابش سنکروترون محدودیت کمتری دارد و به انرژی های بالاتر نیز می رسیم. با این حال ، برای یک اندازه شتاب دهنده مناسب ، میدان های مغناطیسی بزرگی ضروری است که به آهن ربا فوق هدایت می شود. برای یک میدان مغناطیسی مشخص ، شعاع حلقه با انرژی ذره به صورت خطی افزایش می یابد. به عنوان مثال ، هدایت 7 پروتون TeV در یک حلقه به قطر 4.2 کیلومتر (LHC) به 5.5 تسلا نیاز دارد.