Questo mini acceleratore di particelle offre piccoli laser con grandi promesse

Gli acceleratori di particelle sono di grande interesse nello studio della materia dell’universo, ma quelli che pensiamo tendano ad essere strumenti giganteschi, in alcuni casi che circondano le città. Gli scienziati hanno ora realizzato una versione molto più piccola per far funzionare un laser avanzato, una configurazione che potrebbe essere utile quanto le sue controparti più grandi.

L’acceleratore di particelle in questione è un Acceleratore al plasma Wakefield, che genera brevi e intense esplosioni di elettroni, e il laser che utilizza è noto come Laser a elettroni liberi (FEL), che utilizza la sua luce per analizzare atomi, molecole e materia condensata con una precisione incredibilmente elevata.

Sebbene questo scenario sia stato provato in precedenza, la luce laser risultante non era abbastanza intensa da essere utile su scale più piccole. Qui, i ricercatori sono stati in grado di mantenere la configurazione chiusa in alcune camere a grandezza naturale con il raggio di elettroni finale amplificato dal laser, aumentando la sua intensità di 100 volte nella fase finale del processo.

“Abbiamo dimostrato la fattibilità del nuovo percorso tecnico con un acceleratore di elettroni laser con accelerazione ad altissima capacità e ridotto le dimensioni della struttura dal livello del chilometro a 12 metri”, Il fisico Ling Yuxin dice:, dell’Accademia cinese delle scienze (CAS).

Ci sono state varie sfide per il team nel ridimensionare la tecnologia pur mantenendola pratica. Hanno dovuto ridurre la variazione dell’energia degli elettroni ad appena lo 0,5 percento, ad esempio, il che ha richiesto una serie di miglioramenti che controllano l’accelerazione degli elettroni e assicurano un viaggio regolare.

Gli elettroni vengono rilasciati attraverso un tubo evacuato e attraverso una serie di tre forme d’onda magnetizzate, che utilizzano i loro campi magnetici per disturbare gli elettroni e produrre luce. La luce emessa spinge indietro gli elettroni, spingendoli in gruppi più piccoli che poi generano il raggio laser.

L’aumento del campo elettrico attraverso gli extender mantenendo la stabilità è uno dei motivi per cui l’installazione è così compatta. Ciò significa che molti dei vantaggi degli acceleratori di particelle possono essere applicati agli esperimenti condotti all’interno di una singola stanza.

«Le caratteristiche di FEL, comprese le velocità di risoluzione ultra elevate rispetto al tempo e allo spazio e la luminosità ultra-piccola, consentono di ottenere immagini 3D e multimediali ad altissima risoluzione delle cose», Il fisico Wang Wentao dice:da CAS.

Non solo la nuova configurazione è più piccola di un acceleratore di particelle standard e della configurazione FEL, ma è anche più conveniente, aprendo tutti i tipi di potenziali nuove applicazioni, anche se il dispositivo non è potente quanto le versioni complete.

In effetti, preparare un nuovo acceleratore di particelle e FEL per esperimenti pratici di laboratorio richiederà molto tempo e molte ricerche, ma gli scienziati hanno dimostrato cosa è fattibile in termini di restringimento dell’intero sistema.

E mentre rimangono alcune domande sulla compatibilità del piccolo acceleratore e del laser con i risultati che già otteniamo dalle versioni più grandi, Altri esperti Si sono affrettati a lodare la nuova ricerca per ciò che è stata in grado di fare. Potrebbero esserci molte scoperte nuove ed entusiasmanti sulla strada.

«È probabile che l’applicazione della tecnologia potenziale amplierà notevolmente la comprensione umana del mistero della vita e della rivoluzione degli esseri viventi», Wentao dice.

La ricerca è stata pubblicata in natura.