然而，最近，马里兰大学的研究人员使用强激光和等离子体在缩小加速器尺寸方面取得了重大进展。

1980 年代和 90 年代强超短脉冲激光器(2018 年诺贝尔物理学奖的主题)的出现导致电磁 (EM) 场比用于加速带电粒子的最先进技术强数十万倍常规加速器。如果不是由于超强电磁场造成的结构损坏，激光驱动的加速器可能会缩短数十万倍。正如 Tajima 和 Dawson 在 1979 年意识到的那样，这正是等离子体发挥作用的地方，开创了基于等离子体的加速领域。等离子体是坚不可摧的，并且它们添加了自己的巨大场来加速电子。但是传统的加速器有一个长金属管，一个“波导”，用来限制电磁波并保持加速过程的强度。

没有和有超强激光脉冲注入和引导到 20 cm 长波导中的靶室照片。激光引导导致多 GeV 电子加速，在等离子体波导的出口处出现强烈的电子爆发(右侧)。

马里兰州的研究人员展示了一种功能等效的约束金属管波导，其形式为等离子体波导，由一两个额外的激光脉冲在氢气中产生。与几厘米宽的金属管相比，独立式激光产生等离子体波导可以将注入的超强激光脉冲限制在比人的头发还细的宽度上，并保持在米级距离内(图 1) )。尽管等离子体在膨胀和重组之前只持续了几纳秒，但这对于以接近光速运动的加速器脉冲来说已经足够了。

马里兰大学与科罗拉多州立大学合作，展示了来自 Aleph 激光器的高达 300 太瓦激光脉冲的等离子体波导(美国峰值总功率使用量小于 2 太瓦)，以及电子在一段距离内的加速高达 5 GeV仅 20 厘米。这使得每米长度的加速度比传统加速器大数千倍。这种巨大的加速度梯度是由等离子体对沿波导传播的强脉冲的响应产生的;这种“等离子波”响应可以捕获并加速在波上“冲浪”的电子束。这些由能源部和国家科学基金会资助的实验的目标是演示 10 GeV 激光驱动加速阶段，

这些结果的一项重要新进展是等离子体密度保持在非常低的水平，同时仍然保持对脉冲的有效波导限制(制造高密度等离子体波导要容易得多)。这确保了波导中强脉冲的速度总是非常接近真空中的光速。值得注意的是，在更高的等离子体密度下，加速电子可以赶上并超过激光脉冲，在此过程中减速!

除了基础物理研究，加速器还广泛用于医学同位素生产和医学治疗等应用。此外，由于带电粒子加速，它们还会发射光子束，用于更多应用。