september 16, 2021

Nettnord.no

Næringsnett Nord-Troms

Denne miniatyrpartikkelakseleratoren driver en liten laser med et stort løfte

Denne miniatyrpartikkelakseleratoren driver en liten laser med et stort løfte

Partikkelakseleratorer er svært viktige i studiet av materie i universet, men de vi tenker på pleier å være gigantiske instrumenter, som omgir byer i noen tilfeller. Nå har forskere laget en mye mindre versjon for å drive en avansert laser, et oppsett som kan være like nyttig som dets større kolleger.

Den aktuelle partikkelakseleratoren er a plasma wakefield -akselerator, som genererer korte, intense utbrudd av elektroner, og laseren den driver er det som er kjent som en gratis elektronlaser (FEL), som bruker lyset til å analysere atomer, molekyler og kondensert materiale i utrolig høye oppløsninger.

Selv om dette scenariet har blitt testet før, har det resulterende laserlyset ikke vært intenst nok til å være nyttig i mindre skalaer. Her klarte forskerne å holde oppsettet lukket i noen få rom i normal størrelse mens de forsterket den siste elektronstrålen produsert av laseren, og økte intensiteten 100 ganger i det siste trinnet i prosessen.

“Vi testet gjennomførbarheten av den nye tekniske ruten med den ultrahøye akselerasjonskapasiteten laserelektronakselerator, og den reduserte anleggets størrelse fra en kilometer til 12 meter.” sier fysiker Leng Yuxin, fra Chinese Academy of Sciences (CAS).

Det var flere utfordringer for teamet med å redusere teknologien, samtidig som den var praktisk praktisk. De måtte redusere variasjonen i elektronenes energi til bare 0,5 prosent, for eksempel krever en rekke optimaliseringer som styrte akselerasjonen til elektronene og sørget for en jevn kjøring.

Elektroner avfyres gjennom et vakuumrør og gjennom en serie med tre magnetiserte omformere, som bruker sine magnetfelt til å riste elektronene og produsere lys. Det utsendte lyset skyver elektronene tilbake og skyver dem inn i mindre grupper som deretter genererer laserstrålen.

READ  Los astronautas transmiten un mensaje navideño de esperanza a la Tierra desde la Estación Espacial Internacional

Å øke det elektriske feltet gjennom omformerne samtidig som stabiliteten opprettholdes, er en av grunnene til at oppsettet kan gjøres så kompakt som det var. Det betyr at mange av fordelene med partikkelakseleratorer kan brukes i eksperimenter som utføres i et enkelt rom.

“Egenskapene til FEL, inkludert dens superhøye oppløsningsfrekvenser med hensyn til tid og rom og super sterk topplysstyrke, gjør det mulig å få tredimensjonale og multimodale bilder av motiver med ultrahøy presisjon.” sier fysiker Wang Wentaoav CAS.

Den nye konfigurasjonen er ikke bare mindre enn din standard partikkelakselerator og FEL -konfigurasjon, men den er også mye rimeligere, og åpner opp alle mulige potensielle nye applikasjoner, selv om enheten ikke er like kraftig som de store versjonene.

Egentlig forberedelse av den nye partikkelakseleratoren og dens FEL for praktiske laboratorieforsøk vil ta mye mer tid og mye mer forskning, men forskere har vist hva som er mulig når det gjelder å krympe hele systemet.

Og mens det gjenstår noen spørsmål om hvor godt den lille gassen og laseren vil matche resultatene vi allerede får fra de større versjonene, andre eksperter De var raske med å rose den nye forskningen for hva den har klart å gjøre. Det kan være mange spennende nye funn på vei.

“Anvendelsen av potensiell teknologi vil sannsynligvis utvide menneskelig forståelse av livets mysterium og revolusjonen av levende ting sterkt.” sier Wentao.

Forskningen er publisert i Natur.