拍瓦级电子束脉冲诞生：2025年2月，美国SLAC国家加速器实验室的科研人员成功获得了拍瓦级的电子束脉冲，把大量高能量电子在短时间内压缩，造就了有史以来最大电流与峰值功率的电子束。
电子束脉冲特性：电子束脉冲是高能电子构成的短时、高强度电子流，常用于科研与工业。此次进展在于脉冲时间极短、电流强度极大。科研人员将电子加速到约100亿电子伏能量，把10亿个此类电子压缩至1飞秒，瞬间电流达10万安培，功率达拍瓦，虽仅持续极短时间，却相当于100万座核电站总功率。
实现挑战与方法 ：在SLAC实验室，产生10亿个电子并将其加速到100亿电子伏并非难事，难点在于让这些电子协同。为实现目标，科研人员先借助Facet– II设施提供125 MeV的电子束，经微波加速腔加速至10GeV，期间使用三个束流压缩器。激光加热器是产生飞秒级电流尖峰的关键，通过激光“加热”电子束，形成“啁啾”，即电子能量分布随时间变化的梯度。
电子束压缩手段：电子能量提升使队列长度因相对论效应缩短，但还需利用“啁啾”进一步压缩。科研人员运用“减速弯”磁铁组件常规压缩，而“波动器”是成功关键。波动器让电子与精心设计的激光脉冲重叠后左右摆动，与光交换能量，形成更有用的啁啾结构，最终产生宽度仅0.3微米的超强电子脉冲。
广泛应用潜力：拍瓦级电子脉冲应用广泛，可模拟宇宙极端环境，助力天体物理学研究；用于强场量子电动力学，探索光与物质相互作用；还能研究超快化学反应中的量子力学过程。此外，它将推动高能物理和基本粒子物理学发展，甚至可能驱动未来光源和粒子加速器。
未来研究展望：该成果已将此前最短的电子束脉冲缩短5倍，但为探测真空本质、检验量子物理学预言，还需将电子脉冲再缩短10倍。科研人员正计划用等离子体单元替代激光器，构建更复杂的啁啾调制方案，以生成更强大、精确的电子束，推动科学研究迈向新高度。
