Acest mini accelerator de particule oferă lasere mici cu promisiuni mari

Acceleratoarele de particule sunt de mare interes în studierea subiectului universului, dar cele pe care le credem tind să fie instrumente gigantice – în unele cazuri în jurul orașelor. Oamenii de știință au făcut acum o versiune mult mai mică pentru a opera un laser avansat, o configurație care ar putea fi la fel de utilă ca și omologii săi mai mari.

Acceleratorul de particule în cauză este un Accelerator de plasmă Wakefield, care generează explozii scurte și intense de electroni, iar laserul pe care îl folosește este ceea ce este cunoscut sub numele de Laser cu electron gratuit (FEL), care își folosește lumina pentru a analiza atomii, moleculele și materia condensată cu o precizie incredibil de mare.

În timp ce acest scenariu a fost încercat anterior, lumina laser rezultată nu a fost suficient de intensă pentru a fi utilă la scări mai mici. Aici, cercetătorii au reușit să mențină setarea închisă în câteva camere de dimensiuni reale, cu fasciculul de electroni final amplificat de laser, crescând intensitatea acestuia de 100 de ori în etapa finală a procesului.

„Am demonstrat fezabilitatea noii căi tehnice cu un accelerator cu electroni laser cu accelerație de capacitate ultra-mare și am redus dimensiunea instalației de la nivelul kilometrului la 12 metri”, Fizicianul Ling Yuxin spune:, de la Academia Chineză de Științe (CAS).

Au existat diverse provocări pentru echipă în reducerea dimensiunii tehnologiei, păstrând-o, de asemenea, practic. Ei au trebuit să reducă variația energiei electronilor la doar 0,5%, de exemplu, ceea ce a necesitat o serie de îmbunătățiri care controlează accelerația electronilor și asigură o deplasare lină.

Electronii sunt eliberați printr-un tub evacuat și printr-o serie de trei forme de undă magnetizate, care își folosesc câmpurile magnetice pentru a perturba electronii și a produce lumină. Lumina emisă împinge electronii înapoi, împingându-i în grupuri mai mici care generează apoi raza laser.

Creșterea câmpului electric prin extensoare menținând în același timp stabilitatea este unul dintre motivele pentru care configurarea este la fel de compactă pe cât a fost. Aceasta înseamnă că multe dintre beneficiile acceleratorilor de particule pot fi aplicate experimentelor efectuate într-o singură cameră.

„Funcțiile FEL, inclusiv rate de rezoluție ultra-ridicate în ceea ce privește timpul și spațiul și luminozitatea ultra-de vârf, fac posibilă realizarea de imagini 3D și multimedia cu rezoluție ultra-înaltă,” Fizicianul Wang Wentao spune:de la CAS.

Nu numai că noua configurație este mai mică decât un accelerator de particule standard și configurația FEL, este și mai accesibilă – deschizând tot felul de aplicații potențiale noi, chiar dacă dispozitivul nu este aproape la fel de puternic ca versiunile complete.

De fapt, pregătirea unui nou accelerator de particule și FEL pentru experimentele practice de laborator va necesita mult timp și multe cercetări, dar oamenii de știință au arătat ceea ce este fezabil în ceea ce privește micșorarea întregului sistem.

Și, deși rămân anumite întrebări cu privire la compatibilitatea micului accelerator și a laserului cu rezultatele pe care le obținem deja din versiunile mai mari, Alți experți Ei s-au grăbit să laude noua cercetare pentru ceea ce a putut face. S-ar putea să existe multe descoperiri noi și interesante pe drum.

„Aplicarea tehnologiei potențiale va extinde foarte mult înțelegerea umană a misterului vieții și a revoluției ființelor vii”, Spune Wentao.

Căutarea a fost publicată în natură.