科学家利用对超快激光的精确控制，将电子加速了超过20厘米。美国科学家们利用通过氢气射流发送的两个激光脉冲实现了这一壮举。第一次脉冲撕裂氢气，在其中打出一个洞，形成一个等离子体通道。该通道引导第二个更高功率的脉冲，将电子从等离子体中吸出并在其尾迹中拖曳，在这个过程中将电子加速到接近光速。利用这项技术，该团队将电子加速到了在大型设施（SLAC国家加速器实验室的加速器，长达千米的Linac相干光源LCLS）中所获得能量的近40%。
“这是第一个完全由激光驱动的多GeV电子加速器。”科学家们解释说：“随着激光越来越便宜和高效，我们希望我们的技术将成为该领域科学家的发展方向。”推动这项新工作的是像LCLS这样的加速器，它是一条公里长的跑道，可以将电子加速到亿电子伏特GeV，这是一个以99.%光速运动的电子的能量。在LCLS设施诞生了三项获得诺贝尔奖的粒子科学家。现在，三分之一的原加速器已经转换为LCLS，利用其超快电子产生世界上最强大的X射线激光束。科学家们可以利用这些X射线窥视原子和分子内部的活动，制作出化学反应的视频。这些视频是药物发现、优化能量存储、电子创新等方面的重要工具。
将电子加速到数十GeV的能量绝非易事，SLAC的直线加速器利用在一长串分段金属管中传播的强大电场，为电子提供所需的推力。如果电场再强一点，就会在管子内部引发雷暴，严重损坏结构。由于无法更有力地推动电子，科学家们选择了简单地推动电子更长时间，为粒子加速提供更多的跑道。
“最终的目标是将GeV电子加速器缩小到一个中等大小的房间。”科学家们解释说：“你使用的是公里刻度设备，还有一个系数是倍的加速场。因此，你将公里刻度转换为米刻度，这就是这项技术的目标。”在实验室中创建这些更强的加速场需要一个称为激光尾波场加速的过程，在这个过程中，一个聚焦紧密的强激光脉冲可以通过等离子体，产生扰动并在尾波中拉动电子。
“你可以把激光脉冲想象成一艘船，当激光脉冲在等离子体中传播时，由于其强度太大，它会将电子推离其路径，就像船头把水推到一边一样。这些电子围绕着船循环，并聚集在船的正后方，在脉冲的尾迹中传播。”激光尾波场加速最早于年提出，并于年进行了演示。但它可以加速电子的距离仍然严格限制在几厘米以内。使UMD和CSU团队能够比以往更有效地利用尾流场加速的是UMD团队率先采用的一项技术，该技术可以驯服高能束并防止其能量传播过薄。他们的技术在等离子体上打了一个洞，形成了一个波导，使光束的能量保持集中。
他们的技术创造了类似于光缆的东西，或者，更准确地说，传统的光纤波导由两部分组成：一个中心“核心”引导光线，另一个周围“包层”防止光线泄漏。为了制作等离子体波导，科学家们使用了额外的激光束和氢气射流。当这个额外的“引导”激光穿过射流时，它将氢原子上的电子撕裂，并创建一个等离子体通道。
等离子体很热，很快开始膨胀，形成一个较低密度的等离子体“核心”，在边缘形成一个较高密度的气体，就像一个圆柱壳。然后，主激光束（将在其尾迹中收集电子的激光束）通过该通道发送。该脉冲的最前沿也将高密度外壳转化为等离子体，形成“包层”。
利用UMD的光生等离子体波导技术，结合CSU团队的高功率激光器和专业知识，科学家们能够将一些电子加速到惊人的5GeV。科学家们解释说，他们的技术更为通用：它可以每秒产生数千次电子脉冲（而不是大约每秒一次），这使得它在许多应用中成为一项很有前途的技术，从高能物理到X射线的产生，可以像LCLS那样拍摄分子和原子的活动视频。现在，团队已经证明了该方法的成功，他们计划改进设置，以提高性能，并将加速度提高到更高的能量。
