Akceleratory cząstek są bardzo interesujące w badaniu materii wszechświata, ale te, które naszym zdaniem są gigantycznymi instrumentami — w niektórych przypadkach otaczają miasta. Naukowcy stworzyli teraz znacznie mniejszą wersję do obsługi zaawansowanego lasera, konfigurację, która może być tak samo przydatna, jak jej większe odpowiedniki.
Omawiany akcelerator cząstek to Akcelerator plazmowy Wakefield, który generuje krótkie, intensywne wybuchy elektronów, a używany przez niego laser to tak zwany Laser swobodnych elektronów (FEL), który wykorzystuje swoje światło do analizy atomów, cząsteczek i materii skondensowanej z niewiarygodnie dużą dokładnością.
Chociaż ten scenariusz został wypróbowany już wcześniej, powstałe światło lasera nie było wystarczająco intensywne, aby było przydatne w mniejszych skalach. Tutaj naukowcom udało się utrzymać układ zamknięty w kilku komorach naturalnej wielkości z końcową wiązką elektronów wzmocnioną przez laser, zwiększając jej intensywność 100-krotnie w końcowym etapie procesu.
„Wykazaliśmy wykonalność nowej ścieżki technicznej z laserowym akceleratorem elektronów o ultrawysokim akceleracji i zmniejszyliśmy rozmiar obiektu z poziomu kilometra do 12 metrów” Fizyk Ling Yuxin mówi:, z Chińskiej Akademii Nauk (CAS).
Zespół napotkał różne wyzwania związane z redukcją technologii przy jednoczesnym zachowaniu jej praktyczności. Musieli zmniejszyć zmienność energii elektronów do zaledwie 0,5 procent, na przykład, co wymagało szeregu ulepszeń, które kontrolują przyspieszenie elektronów i zapewniają płynność ruchu.
Elektrony są uwalniane przez próżniową rurkę i przez serię trzech namagnesowanych przebiegów fal, które wykorzystują swoje pola magnetyczne do zakłócania elektronów i wytwarzania światła. Emitowane światło odpycha elektrony z powrotem, spychając je na mniejsze grupy, które następnie generują wiązkę laserową.
Zwiększenie pola elektrycznego przez przedłużacze przy jednoczesnym zachowaniu stabilności jest jednym z powodów, dla których konfiguracja jest tak zwarta, jak była. Oznacza to, że wiele zalet akceleratorów cząstek można zastosować w eksperymentach przeprowadzanych w jednym pomieszczeniu.
„Funkcje FEL, w tym ultrawysoka rozdzielczość w odniesieniu do czasu i przestrzeni oraz ultra-szczytowa jasność, umożliwiają osiągnięcie ultrawysokiej rozdzielczości 3D i multimedialnego obrazowania rzeczy” Fizyk Wang Wentao mówi:z CAS.
Nowa konfiguracja jest nie tylko mniejsza niż standardowy akcelerator cząstek i konfiguracja FEL, ale także bardziej przystępna cenowo — otwierając wszelkiego rodzaju potencjalne nowe zastosowania, nawet jeśli urządzenie nie jest tak wydajne, jak pełne wersje.
W rzeczywistości przygotowanie nowego akceleratora cząstek i FEL do praktycznych eksperymentów laboratoryjnych zajmie dużo czasu i wielu badań, ale naukowcy wykazali, co jest wykonalne pod względem zmniejszania całego systemu.
I chociaż pozostają pewne pytania dotyczące zgodności małego akceleratora i lasera z wynikami, które już otrzymujemy z większych wersji, Inni eksperci Szybko pochwalili nowe badania za to, co było w stanie zrobić. Po drodze może być wiele nowych i ekscytujących odkryć.
„Zastosowanie potencjalnej technologii prawdopodobnie znacznie poszerzy ludzkie zrozumienie tajemnicy życia i rewolucji żywych istot” Wentao mówi.
Wyszukiwanie zostało opublikowane w Natura.
„Introwertyk. Myśliciel. Rozwiązuje problemy. Specjalista od złego piwa. Skłonny do apatii. Ekspert od mediów społecznościowych. Wielokrotnie nagradzany fanatyk jedzenia.”
