Группа электронов, ускоряемых вместе в ускорителе частиц, часто сформированная для конкретных целей.Электронный сгусток — это группа электронов, которые движутся вместе через ускоритель частиц, часто сжатая или сформированная для достижения конкретной экспериментальной цели. В современных ускорителях электроны редко используются по одному; вместо этого их упаковывают в сгустки, содержащие от миллионов до миллиардов частиц, движущихся со скоростью, близкой к скорости света. Форма, длина и плотность заряда сгустка определяют, как он взаимодействует с электромагнитными полями, с другими частицами и с самой структурой ускорителя.
Концепция группировки электронов в сгустки возникла в 1920–1940-х годах с развитием микроволновой электроники и первых ускорителей, особенно благодаря работам по клистронам и синхротронам. Термин «сгусток» стал стандартным в физике ускорителей к середине XX века.
Электроны испускаются из источника (например, нагретого катода или фотокатода, управляемого лазером), а затем ускоряются радиочастотными резонаторами, создающими переменные электрические поля. Временные характеристики этих полей естественным образом группируют электроны в отдельные сгустки, длина которых обычно составляет от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. После формирования сгусток можно манипулировать: магниты сжимают или растягивают его, а специальные структуры могут формировать его профиль тока. Собственный пространственный заряд сгустка (взаимное отталкивание) и кильватерные поля (поля, которые он индуцирует в ускорителе) необходимо тщательно контролировать, чтобы предотвратить его деградацию.
Электронные сгустки являются рабочей средой в источниках синхротронного излучения, лазерах на свободных электронах и линейных коллайдерах, где их точное формирование обеспечивает генерацию рентгеновского излучения, столкновения высоких энергий и ускорение на кильватерных полях в плазме.
В плазменных кильватерных ускорителях один электронный сгусток может создавать электрические поля в тысячи раз сильнее, чем в обычных радиочастотных резонаторах, ускоряя следующие за ним частицы на расстоянии всего в несколько метров.
