การเร่งอนุภาคด้วยพลาสมาเป็นเทคนิคการเร่งอนุภาคที่มีประจุเช่นอิเล็กตรอนหรือไอออนโดยใช้สนามไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับคลื่นพลาสมาอิเล็กตรอนหรือ โครงสร้าง พลาสมาที่มีความชัน สูงอื่นๆ โครงสร้างเหล่านี้สร้างขึ้นโดยใช้พัลส์ เลเซอร์ที่สั้นมากหรือลำแสงอนุภาคพลังงานสูงที่เข้ากันกับพารามิเตอร์ของพลาสมา เทคนิคนี้ช่วยให้สามารถสร้าง เครื่องเร่งอนุภาคที่มีราคาไม่แพงและขนาดกะทัดรัดได้

เมื่อพัฒนาเทคโนโลยีนี้อย่างเต็มที่แล้ว จะสามารถทดแทนเครื่องเร่งอนุภาคแบบดั้งเดิมได้หลายชนิด โดยมีแอปพลิเคชันที่หลากหลาย ตั้งแต่ฟิสิกส์พลังงานสูงไปจนถึงการใช้งานทางการแพทย์และอุตสาหกรรม แอปพลิเคชันทางการแพทย์ ได้แก่ แหล่งกำเนิดแสง เบตาตรอนและอิเล็กตรอนอิสระสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาด้วยรังสีและ แหล่งกำเนิด โปรตอนสำหรับการรักษาด้วยฮาดรอน

แนวคิดพื้นฐานของการเร่งอนุภาคพลาสมาและความเป็นไปได้ต่างๆ ได้รับการคิดค้นโดยToshiki TajimaและJohn M. DawsonจากUCLAในปี 1979 ^{[ 1 ]}การออกแบบการทดลองเบื้องต้นสำหรับเครื่องเร่งอนุภาคแบบ "เวคฟิลด์" ได้รับการพัฒนาที่ UCLA โดยChandrashekhar J. Joshiและคณะ^{[ 2 ]}

โรงงานเลเซอร์เท็กซัสเพตาวัตต์ที่มหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ออสตินเร่งอิเล็กตรอนให้มีพลังงาน 2 GeV ในระยะทางประมาณ 2 ซม. (1.6×10 ²¹ g _n ) ^{[ 3 ]}สถิตินี้ถูกทำลายในปี 2014 โดยนักวิทยาศาสตร์ที่ ศูนย์ BELLAที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์เมื่อพวกเขาสร้างลำแสงอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงถึง 4.25 GeV ^{[ 4 ]}

ในช่วงปลายปี 2557 นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการเร่งอนุภาคแห่งชาติ SLAC โดยใช้ศูนย์ทดสอบการทดลองเร่งอนุภาคขั้นสูง (FACET) ได้เผยแพร่หลักฐานยืนยันถึงความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีเร่งอนุภาคพลาสมา โดยแสดงให้เห็นว่าสามารถถ่ายโอนพลังงานได้สูงกว่า การออกแบบเร่งอนุภาคเชิงเส้นทั่วไปถึง 400 ถึง 500 เท่า^{[ 5 ] [ 6 ]}

การทดลองเครื่องเร่งอนุภาคเวคฟิลด์แบบพิสูจน์หลักการAWAKE โดยใช้ลำแสงโปรตอน 400 GeV จาก Super Proton Synchrotronได้ดำเนินการที่CERN ^{[ 7 ]}ตั้งแต่ปลายปี 2016 ^{[ 8 ]}

ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2563 นักวิทยาศาสตร์ได้สาธิตการทำงานที่เสถียรยาวนานที่สุดถึง 30 ชั่วโมงต่อเนื่อง^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

พลาสมา เป็น ของเหลวที่ประกอบด้วยอนุภาคประจุบวกและลบ โดยทั่วไปเกิดจากการให้ความร้อนหรือการแตกตัวเป็นไอออนด้วยแสง (โดยตรง / การทะลุผ่าน / หลายโฟตอน / การลดสิ่งกีดขวาง) ของก๊าซเจือจาง ภายใต้สภาวะปกติ พลาสมาจะมีสภาพเป็นกลางในระดับมหภาค (หรือเกือบเป็นกลาง) คือเป็นส่วนผสมที่เท่ากันของอิเล็กตรอนและไอออนที่อยู่ในสมดุล อย่างไรก็ตาม หาก มีการใช้ สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ภายนอกที่เพียงพอ อิเล็กตรอนในพลาสมาซึ่งเบากว่าไอออนพื้นหลังมาก (โดยปัจจัย 1836) จะแยกตัวออกจากกันในเชิงพื้นที่ ทำให้เกิดความไม่สมดุลของประจุในบริเวณที่ถูกรบกวน อนุภาคที่ฉีดเข้าไปในพลาสมาดังกล่าวจะถูกเร่งความเร็วโดยสนามการแยกประจุ แต่เนื่องจากขนาดของการแยกนี้โดยทั่วไปคล้ายกับขนาดของสนามภายนอก จึงไม่มีประโยชน์ใดๆ เมื่อเทียบกับระบบทั่วไปที่ใช้สนามโดยตรงกับอนุภาค อย่างไรก็ตาม ตัวกลางพลาสมาเป็นตัวแปลงที่มีประสิทธิภาพที่สุดเท่าที่รู้จักของสนามตามขวางของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปเป็นสนามตามยาวของคลื่นพลาสมา ในเทคโนโลยีเร่งอนุภาคที่มีอยู่ วัสดุต่างๆ ถูกนำมาใช้เพื่อแปลงสนามที่แผ่กระจายในแนวขวางให้เป็นสนามในแนวยาวที่สามารถผลักอนุภาคได้ กระบวนการนี้ทำได้โดยใช้สองวิธี คือ โครงสร้างคลื่นนิ่ง (เช่น โพรงเรโซแนนซ์) หรือโครงสร้างคลื่นเคลื่อนที่ เช่น ท่อนำคลื่นที่มีแผ่นดิสก์ วัสดุที่ทำปฏิกิริยากับสนามที่มีความเข้มสูงขึ้นเรื่อยๆ จะถูกทำลายในที่สุดผ่านการแตกตัวเป็นไอออนและการพังทลาย การเร่งอนุภาคด้วยพลาสมาสามารถสร้าง รักษา และใช้ประโยชน์จากสนามที่มีความเข้มสูงที่สุดเท่าที่เคยผลิตได้ในห้องปฏิบัติการ

ความชันของการเร่งความเร็วที่เกิดจากคลื่นพลาสมานั้นอยู่ในระดับเดียวกับสนามการแตกตัวของคลื่น ซึ่งก็คือ

${\displaystyle E_{0}={\sqrt {\frac {m_{e}n_{e}c^{2}}{\varepsilon _{0}}}}.}$

ในสมการนี้คือสนามไฟฟ้าคือความเร็วแสงในสุญญากาศคือมวลของอิเล็กตรอน คือ ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในพลาสมา(ในหน่วยอนุภาคต่อปริมาตร) และคือ ค่าสภาพยอมทาง ไฟฟ้า ของสุญญากาศ${\displaystyle E_{0}}$${\displaystyle c}$${\displaystyle m_{e}}$${\displaystyle n_{e}}$${\displaystyle \varepsilon _{0}}$

สิ่งที่ทำให้ระบบนี้มีประโยชน์คือความเป็นไปได้ในการสร้างคลื่นที่มีการแยกประจุสูงซึ่งแพร่กระจายผ่านพลาสมาคล้ายกับแนวคิดคลื่นเดินทางในเครื่องเร่งอนุภาคแบบดั้งเดิม เครื่องเร่งอนุภาคจะล็อกเฟสกลุ่มอนุภาคไว้กับคลื่น และคลื่นนี้จะเร่งอนุภาคให้มีความเร็วสูงขึ้นในขณะที่ยังคงคุณสมบัติของกลุ่มอนุภาคไว้ สามารถกระตุ้นคลื่นพลาสมาได้ด้วย พัลส์ เลเซอร์หรือกลุ่มอิเล็กตรอนที่มีรูปร่างเหมาะสม อิเล็กตรอนในพลาสมาจะถูกผลักออกไปจากศูนย์กลางของคลื่นด้วยแรงโพนเดอโมทีฟหรือสนามไฟฟ้าสถิตจากสนามกระตุ้น (อิเล็กตรอนหรือเลเซอร์) ไอออนในพลาสมามีมวลมากเกินไปที่จะเคลื่อนที่ได้อย่างมีนัยสำคัญและแทบจะอยู่นิ่งในระดับเวลาของการตอบสนองของอิเล็กตรอนในพลาสมา เมื่อสนามกระตุ้นผ่านพลาสมา อิเล็กตรอนในพลาสมาจะได้รับแรงดึงดูดมหาศาลไปยังศูนย์กลางของคลื่นโดยห้องไอออนบวกในพลาสมา ฟอง หรือคอลัมน์ที่ยังคงอยู่ที่เดิมเช่นเดียวกับในพลาสมาที่ไม่ถูกกระตุ้น สิ่งนี้ก่อให้เกิดคลื่นเต็มรูปแบบของสนามไฟฟ้าตามยาว (เร่งความเร็ว) และตามขวาง (โฟกัส) ที่สูงมาก ประจุบวกจากไอออนในบริเวณแยกประจุจะสร้างความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าอย่างมากระหว่างด้านหลังของคลื่น (มีอิเล็กตรอนจำนวนมาก) และตรงกลางของคลื่น (ส่วนใหญ่เป็นไอออน) อิเล็กตรอนระหว่างสองบริเวณนี้จะถูกเร่งความเร็ว (ในกลไกการฉีดตัวเอง) ในแผนการฉีดกลุ่มอิเล็กตรอนจากภายนอก อิเล็กตรอนจะถูกฉีดเข้าไปอย่างมีกลยุทธ์เพื่อให้ไปถึงบริเวณที่ว่างเปล่าในระหว่างช่วงการเคลื่อนที่หรือการขับไล่อิเล็กตรอนของพลาสมาสูงสุด

สามารถสร้างร่องรอยที่เกิดจากลำแสงได้โดยการส่งกลุ่มโปรตอนหรืออิเล็กตรอนที่มีความเร็วสัมพัทธ์เข้าไปในพลาสมาหรือก๊าซที่เหมาะสม^{[ 14 ]}ในบางกรณี ก๊าซสามารถแตกตัวเป็นไอออนโดยกลุ่มอิเล็กตรอนได้ ดังนั้นกลุ่มอิเล็กตรอนจึงสร้างทั้งพลาสมาและร่องรอย ซึ่งต้องใช้กลุ่มอิเล็กตรอนที่มีประจุค่อนข้างสูงและสนามแรง สนามแรงสูงของกลุ่มอิเล็กตรอนจะผลักอิเล็กตรอนในพลาสมาออกจากศูนย์กลาง ทำให้เกิดร่องรอยขึ้น

เช่นเดียวกับการเกิดคลื่นกระตุ้นด้วยลำแสง พัลส์เลเซอร์สามารถใช้กระตุ้นคลื่นกระตุ้นได้ เมื่อพัลส์เคลื่อนที่ผ่านพลาสมา สนามไฟฟ้าของแสงจะแยกอิเล็กตรอนและนิวคลีออนออกจากกันในลักษณะเดียวกับที่สนามภายนอกทำ

หากสนามแม่เหล็กมีความแรงมากพอ อิเล็กตรอนในพลาสมาที่แตกตัวเป็นไอออนทั้งหมดจะถูกกำจัดออกจากศูนย์กลางของบริเวณที่เกิดการเคลื่อนตัวของลำแสงเลเซอร์ ซึ่งเรียกว่า "สภาวะการพุ่งออก" (blowout regime) แม้ว่าอนุภาคจะไม่เคลื่อนที่เร็วมากนัก แต่ในระดับมหภาคจะปรากฏว่า "ฟอง" ของประจุเคลื่อนที่ผ่านพลาสมาด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง ฟองนี้คือบริเวณที่อิเล็กตรอนถูกกำจัดออกไป จึงมีประจุบวก ตามด้วยบริเวณที่อิเล็กตรอนตกลงสู่ศูนย์กลางอีกครั้ง จึงมีประจุลบ ซึ่งนำไปสู่บริเวณเล็กๆ ที่มีศักย์ไฟฟ้า แตกต่างกันอย่างมาก ตามหลังลำแสงเลเซอร์

ในระบอบเชิงเส้น อิเล็กตรอนพลาสมาไม่ได้ถูกกำจัดออกไปจากศูนย์กลางของร่องรอยคลื่นอย่างสมบูรณ์ ในกรณีนี้ สมการคลื่นพลาสมาเชิงเส้นสามารถนำมาใช้ได้ อย่างไรก็ตาม ร่องรอยคลื่นจะดูคล้ายกับระบอบการระเบิด และฟิสิกส์ของการเร่งความเร็วก็เหมือนกัน

สนามคลื่นกระตุ้น (wakefield) นี้เองที่ใช้สำหรับการเร่งอนุภาค อนุภาคที่ถูกฉีดเข้าไปในพลาสมาใกล้บริเวณที่มีความหนาแน่นสูงจะได้รับแรงเร่งเข้าหา (หรือออกจาก) บริเวณนั้น แรงเร่งนี้จะดำเนินต่อไปขณะที่สนามคลื่นกระตุ้นเคลื่อนที่ผ่านคอลัมน์ จนกระทั่งในที่สุดอนุภาคจะมีความเร็วเท่ากับความเร็วของสนามคลื่นกระตุ้น สามารถเพิ่มพลังงานให้สูงขึ้นได้อีกโดยการฉีดอนุภาคให้เคลื่อนที่ข้ามหน้าสนามคลื่นกระตุ้น คล้ายกับนักโต้คลื่นที่สามารถเดินทางด้วยความเร็วที่สูงกว่าคลื่นที่พวกเขาโต้คลื่นได้มากโดยการเคลื่อนที่ข้ามคลื่นนั้น เครื่องเร่งอนุภาคที่ออกแบบมาเพื่อใช้ประโยชน์จากเทคนิคนี้เรียกกันทั่วไปว่า "เซอร์ฟาตรอน" (surfatrons)

การเร่งความเร็วแบบเวคฟิลด์สามารถแบ่งออกได้เป็นหลายประเภทตามวิธีการก่อตัวของคลื่นพลาสมาอิเล็กตรอน:

• การเร่งอนุภาคด้วยสนามคลื่นพลาสมา (PWFA): คลื่นพลาสมาอิเล็กตรอนเกิดขึ้นจากกลุ่มอิเล็กตรอนหรือโปรตอน
• การเร่งอนุภาคด้วยสนามเวคฟิลด์เลเซอร์ (LWFA): การปล่อยพัลส์เลเซอร์เพื่อสร้างคลื่นพลาสมาอิเล็กตรอน
• การเร่งความเร็วคลื่นบีตเลเซอร์ (LBWA): คลื่นพลาสมาอิเล็กตรอนเกิดขึ้นจากการสร้างความถี่ที่แตกต่างกันของพัลส์เลเซอร์สองพัลส์ เซอร์ฟาตรอนเป็นการปรับปรุงเทคนิคนี้^{[ 15 ]}
• การเร่งความเร็วสนามคลื่นเลเซอร์แบบปรับตัวเอง (SMLWFA): การสร้างคลื่นพลาสมาอิเล็กตรอนเกิดขึ้นได้จากการใช้พัลส์เลเซอร์ที่ถูกปรับเปลี่ยนโดยความไม่เสถียรของการกระเจิงไปข้างหน้าแบบกระตุ้นรามาน

^{การเร่งไอออนโดย ใช้}เลเซอร์กับเป้าหมายแข็งกลายเป็นหัวข้อวิจัยที่ได้รับความสนใจอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งนับตั้งแต่การค้นพบการเร่งไอออนด้วยปลอกหุ้มปกติของเป้าหมาย (TNSA) ^{[ 17 ]}แผนการใหม่นี้เสนอการปรับปรุงเพิ่มเติมในการบำบัดด้วยแฮดรอน [ ^{18 ]}การจุดระเบิดอย่างรวดเร็วของฟิวชั่น^{[ 19 ]}และแหล่งที่มาสำหรับการวิจัยพื้นฐาน^{[ 20 ]}อย่างไรก็ตาม พลังงานสูงสุดที่ทำได้จนถึงขณะนี้ด้วยแผนการนี้อยู่ในระดับพลังงาน 100 MeV ^{[ 21 ]}

แผนการเร่งความเร็วด้วยเลเซอร์ของแข็งหลักคือ Target Normal Sheath Acceleration หรือ TNSA ตามที่เรียกกันโดยทั่วไป TNSA เช่นเดียวกับเทคนิคการเร่งความเร็วด้วยเลเซอร์อื่นๆ ไม่สามารถเร่งความเร็วไอออนได้โดยตรง แต่เป็นกระบวนการหลายขั้นตอนซึ่งประกอบด้วยหลายระยะ แต่ละระยะมีความยากลำบากในการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ด้วยเหตุนี้ จนถึงปัจจุบันจึงยังไม่มีแบบจำลองทางทฤษฎีที่สมบูรณ์แบบที่สามารถสร้างการคาดการณ์เชิงปริมาณสำหรับกลไก TNSA ได้^{[ 20 ]} การจำลอง Particle-in-cellมักถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้การคาดการณ์ที่มีประสิทธิภาพ

แผนการนี้ใช้เป้าหมายที่เป็นของแข็งซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับพัลส์เลเซอร์ก่อนหน้าก่อน ซึ่งจะทำให้เป้าหมายแตกตัวเป็นไอออนและกลายเป็นพลาสมา ทำให้เกิดการขยายตัวล่วงหน้าของด้านหน้าเป้าหมาย ซึ่งจะสร้างบริเวณพลาสมาที่มีความหนาแน่นต่ำที่ด้านหน้าของเป้าหมาย เรียกว่า พรีพลาสมา เมื่อพัลส์เลเซอร์หลักมาถึงด้านหน้าของเป้าหมาย มันจะแพร่กระจายผ่านบริเวณที่มีความหนาแน่นต่ำนี้และสะท้อนจากพื้นผิวด้านหน้าของเป้าหมาย แพร่กระจายกลับผ่านพรีพลาสมา ตลอดกระบวนการนี้ เลเซอร์ได้ให้ความร้อนแก่อิเล็กตรอนในบริเวณที่มีความหนาแน่นต่ำและเร่งความเร็วพวกมันผ่านการให้ความร้อนแบบสุ่ม^{[ 22 ]}กระบวนการให้ความร้อนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง การสร้างประชากรอิเล็กตรอนที่มีอุณหภูมิสูงเป็นกุญแจสำคัญสำหรับขั้นตอนต่อไปของกระบวนการ ความสำคัญของพรีพลาสมาในกระบวนการให้ความร้อนอิเล็กตรอนได้รับการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ทั้งในเชิงทฤษฎีและเชิงทดลอง โดยแสดงให้เห็นว่าพรีพลาสมาที่ยาวขึ้นจะนำไปสู่การให้ความร้อนอิเล็กตรอนที่แรงขึ้นและการเพิ่มขึ้นของ TNSA ^{[ 23 ]}อิเล็กตรอนร้อนจะแพร่กระจายผ่านเป้าหมายที่เป็นของแข็งและออกจากเป้าหมายทางด้านหลัง ในการทำเช่นนั้น อิเล็กตรอนจะสร้างสนามไฟฟ้าที่แข็งแกร่งอย่างเหลือเชื่อ ในระดับ TV/m ^{[ 20 ]}ผ่านการแยกประจุ สนามไฟฟ้านี้เรียกอีกอย่างว่าสนามชีท เนื่องจากมีลักษณะคล้ายกับรูปร่างของปลอกดาบ ซึ่งมีหน้าที่ในการเร่งความเร็วของไอออน ที่ด้านหลังของเป้าหมายจะมีชั้นของสารปนเปื้อนเล็กน้อย (โดยปกติจะเป็นไฮโดรคาร์บอนเบาและไอน้ำ ) สารปนเปื้อนเหล่านี้จะถูกทำให้เป็นไอออนโดยสนามไฟฟ้าที่แข็งแกร่งซึ่งเกิดจากอิเล็กตรอนร้อน จากนั้นจึงเร่งความเร็ว ซึ่งนำไปสู่ลำแสงไอออน ที่มีพลังงานสูง และทำให้กระบวนการเร่งความเร็วเสร็จสมบูรณ์

สาเหตุของแนวหน้าไอออนที่แหลมคมและรวดเร็วของพลาสมาที่ขยายตัวคือกระบวนการแตกคลื่นไอออนซึ่งเกิดขึ้นในระยะเริ่มต้นของการวิวัฒนาการและอธิบายได้ด้วยสมการ Sack-Schamel ^{[ 24 ]}

ข้อดีของการเร่งอนุภาคด้วยพลาสมาคือ สนามเร่งอนุภาคของมันสามารถแรงกว่าสนามเร่งอนุภาคด้วยคลื่นวิทยุ (RF) แบบดั้งเดิมมาก ในเครื่องเร่ง อนุภาค RF สนามจะมีขีดจำกัดสูงสุดที่กำหนดโดยเกณฑ์การแตกตัวของฉนวนในท่อเร่งอนุภาค ซึ่งจำกัดปริมาณการเร่งอนุภาคในความยาวที่กำหนด ทำให้ต้องใช้เครื่องเร่งอนุภาคที่ยาวมากเพื่อให้ได้พลังงานสูง ในทางตรงกันข้าม สนามสูงสุดในพลาสมาถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางกลและความปั่นป่วน แต่โดยทั่วไปแล้วจะแรงกว่าในเครื่องเร่งอนุภาค RF หลายลำดับความ magnitud มีความหวังว่าจะสามารถสร้างเครื่องเร่งอนุภาคขนาดกะทัดรัดโดยใช้เทคนิคการเร่งอนุภาคด้วยพลาสมา หรือสร้างเครื่องเร่งอนุภาคสำหรับพลังงานที่สูงขึ้นมากได้ หากสามารถสร้างเครื่องเร่งอนุภาคที่ยาวและมีสนามเร่งอนุภาค 10 GV/m ได้

อุปกรณ์ทดลองในปัจจุบันแสดงให้เห็นถึงความชันการเร่งความเร็วที่ดีกว่าเครื่องเร่งอนุภาคในปัจจุบันหลายลำดับขนาดในระยะทางสั้นมาก และดีกว่าประมาณหนึ่งลำดับขนาด (1 GeV /m ^{[ 25 ]}เทียบกับ 0.1 GeV/m สำหรับเครื่องเร่ง RF ^{[ 26 ]} ) ในระดับหนึ่งเมตร

ตัวอย่างเช่น เครื่องเร่งอนุภาคพลาสมาเลเซอร์แบบทดลองที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์เร่งอิเล็กตรอนให้มีพลังงาน 1 GeV ในระยะทางประมาณ 3.3 ซม. (5.4×10 ²⁰ g _n ) ^{[ 27 ]}และเครื่องเร่งอนุภาคแบบดั้งเดิม (เครื่องเร่งอนุภาคที่มีพลังงานอิเล็กตรอนสูงสุด) ที่SLACต้องใช้ระยะทาง 64 ม. เพื่อให้ได้พลังงานเท่ากัน ในทำนองเดียวกัน การใช้พลาสมาทำให้ได้พลังงานเพิ่มขึ้นมากกว่า 40 GeVโดยใช้ลำแสง SLAC SLC (42 GeV) ในระยะทางเพียง 85 ซม. โดยใช้เครื่องเร่งอนุภาคพลาสมาเวคฟิลด์ (8.9×10 ²⁰ g _n ) ^{[ 28 ]}

ภายใต้กรอบของHORIZON 2020ซึ่งเป็นกรอบโครงการสำหรับการวิจัยและการพัฒนาเทคโนโลยี รายงานการออกแบบเชิงแนวคิด^{[ 29 ]} ของ โครงการ EuPRAXIA "(เครื่องเร่งอนุภาคพลาสมาวิจัยยุโรปที่มีความเป็นเลิศในการใช้งาน") ได้รับการจัดทำโดยสถาบันวิทยาศาสตร์ 74 แห่ง เพื่อค้นหาเทคโนโลยีที่เหมาะสมที่สุด จึงได้พิจารณาแนวทางการเร่งอนุภาคแบบใช้เลเซอร์ (การเร่งอนุภาคด้วยสนามคลื่นเลเซอร์, LWFA) แบบใช้ลำแสงอิเล็กตรอน (การเร่งอนุภาคด้วยสนามคลื่นพลาสมา, PWFA) รวมถึงแบบไฮบริด (การผสมผสาน LWFA และ PWFA) สิ่งอำนวยความสะดวกในการเร่งอนุภาคด้วยสนามคลื่นพลาสมาที่ขับเคลื่อนด้วยลำแสงจะถูกสร้างขึ้นใน ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ INFNแห่งFrascati (LNF) ใกล้กรุงโรมในอิตาลี อย่างไรก็ตาม สถานที่แห่งที่สองของสิ่งอำนวยความสะดวกแบบใช้เลเซอร์ (การเร่งอนุภาคด้วยสนามคลื่นเลเซอร์, LWFA) ยังไม่ได้ตัดสินใจ จะมีการตัดสินใจในช่วงกลางปี ​​2025

• ตัวเร่งผนังไดอิเล็กทริก
• รายชื่อเลเซอร์ระดับเพตาวัตต์

• การเร่งความเร็วแบบเวคฟิลด์พลาสมา - คู่มือ
• โลดแล่นไปกับคลื่นพลาสมาแห่งอนาคต
• Joshi, C. (2006). "เครื่องเร่งอนุภาคพลาสมา". Scientific American . 294 (2): 40– 47. Bibcode : 2006SciAm.294b..40J . doi : 10.1038/scientificamerican0206-40 . PMID  16478025 .
• Katsouleas, T (2004). "ฟิสิกส์ของเครื่องเร่งอนุภาค: อิเล็กตรอนเกาะกลุ่มกันบนร่องรอยของเลเซอร์" Nature . 431 (7008): 515– 516. Bibcode : 2004Natur.431..515K . doi : 10.1038/431515a . PMID  15457239 . S2CID  11111762 .
• Joshi, C.; Katsouleas, T. (2003). "เครื่องเร่งอนุภาคพลาสมาที่ขอบเขตพลังงานและบนโต๊ะ". Physics Today . 56 (6): 47– 51. Bibcode : 2003PhT....56f..47J . doi : 10.1063/1.1595054 .
• Joshi, C. & Malka, V. (2010). "โฟกัสที่เครื่องเร่งอนุภาคพลาสมาที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์และลำแสง" . New Journal of Physics . 12 (4) 045003. doi : 10.1088/1367-2630/12/4/045003 .