研究人员首次展示了一种缩小化的系统能够连续支持自由电子激光器运行超过八小时，这一成果解决了该领域长期存在的主要难题。自由电子激光器是现代科学中最强大的工具之一，但其传统设施通常长达数公里，尺寸和成本限制了其普及。来自伯克利实验室BELLA中心的研究团队通过采用激光等离子体加速器技术，并引入多重主动稳定系统，显著提升了100太瓦级激光系统的稳定性。该系统实时监控并校正每个脉冲的聚焦点、能量和持续时间，并利用一个被称为“幽灵光束”的低功率副本作为敏感探针来检测微小波动。通过这些措施，装置能够快速修正微小偏差，产生能量为100兆电子伏的稳定电子束团。由此构建的自由电子激光器连续运行超过八小时，生成了波长为420纳米（可见光范围）的光。此外，基于激光等离子体加速器的电子源以高稳定性输出100兆电子伏电子束超过十小时，整个装置在无人干预下运行超过八小时。当前系统能量相对适中并产生可见光，而非更具价值的X射线。团队的下一个目标是将能量提升至500兆电子伏，以产生波长20-30纳米的光，接近紫外与X射线边界，满足关键科学应用需求。这项进展表明，实现电子束长期稳定运行这一基础问题有望解决，未来或能使自由电子激光器走出大型国家中心，进入更多实验室。