基于等离子体的加速技术有望实现新一代功能强大且紧凑的粒子加速器。但是，要应用这项新技术，还必须克服各种困难。特别是要实现对加速过程本身的精确控制。德国电子同步加速器研究所（DESY）的研究人员利用创新技术，以前所未有的精度成功测量了加速中的等离子体尾波。他们的方法能以飞秒级（十亿分之一秒的百万分之一秒）的分辨率来确定有效加速场的形状，从而可以详细研究加速过程，并为控制和优化未来的等离子体加速器打下基础。

等离子体是一种被剥离了电子的分子气体。高能激光或粒子束可以迫使这些自由移动的等离子电子振荡，从而产生强电场，加速带电粒子。为了实现这一目标，DESY的FLASH Forward设备将电子束以接近光速发射到等离子体中。研究人员解释说：“在电子束的后面形成等离子体电子尾流，另一个电子束就可以在此尾流中冲浪，并在此过程中被加速：就像滑水者在小船的尾流中滑行一样。这就是该技术也被称为等离子尾波加速的原因。”

等离子体尾流产生的加速度可能比目前使用的最强大的传统设备的加速度大一千倍。科研人员解释说：“要实现最高加速度，电子束和尾流必须精确地彼此协调。要做到这一点，必须能够精确地测量尾流的形状，但由于其只有千分之几毫米长，因此极具挑战性。”

该研究小组开发了一种方法，利用加速的电子本身来揭示等离子体尾流加速场的形状。为了实现这一点，首先使电子束通过曲柄式磁压缩系统旋转。然后横插入一块金属片，部分电子就会从电子束上脱离。最后，电子束再次旋转回原位。由于部分电子缺失，输出电子束的最终能谱发生了改变，从而可以推断出移除部分电子束位置的加速场强度。如果将电子束切得足够薄，则可以用飞秒的瞬时分辨率确定等离子体尾流中有效加速场的轮廓。在实验中，该团队能够实现15飞秒的分辨率——相当于尾流中大约千分之五毫米的空间分辨率。研究人员认为，甚至可获得更高的分辨率。

利用这项技术，可以详细研究各个实验组件与加速过程之间的相互作用，并有助于详细了解和优化等离子体尾波。