Deeltjesversnellers zijn van groot belang bij het bestuderen van het onderwerp van het universum, maar degenen waarvan we denken dat ze gigantische instrumenten zijn – in sommige gevallen rond steden. Wetenschappers hebben nu een veel kleinere versie van een geavanceerde laser gemaakt, een opstelling die net zo nuttig zou kunnen zijn als zijn grotere tegenhangers.
De deeltjesversneller in kwestie is a Wakefield plasmaversneller, die korte, intense uitbarstingen van elektronen genereert, en de laser die het gebruikt is wat bekend staat als Gratis elektronenlaser (FEL), die zijn licht gebruikt om atomen, moleculen en gecondenseerde materie met ongelooflijk hoge nauwkeurigheid te analyseren.
Hoewel dit scenario al eerder is uitgeprobeerd, was het resulterende laserlicht niet intens genoeg om op kleinere schaal bruikbaar te zijn. Hier konden de onderzoekers de opstelling gesloten houden in een paar levensgrote kamers met de laatste elektronenstraal versterkt door de laser, waardoor de intensiteit ervan met 100 keer werd verhoogd in de laatste stap van het proces.
“We hebben de haalbaarheid van het nieuwe technische pad aangetoond met een laser-elektronenversneller met een ultrahoge capaciteitsversnelling, en de omvang van de faciliteit teruggebracht van kilometerniveau tot 12 meter,” Natuurkundige Ling Yuxin zegt:, van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS).
Er waren verschillende uitdagingen voor het team om de technologie te verkleinen en tegelijkertijd praktisch te houden. Ze moesten de variatie in de energie van de elektronen verminderen tot bijvoorbeeld slechts 0,5 procent, wat een reeks verbeteringen vereiste die de versnelling van de elektronen regelen en een soepele verplaatsing garanderen.
De elektronen komen vrij door een geëvacueerde buis en door een reeks van drie gemagnetiseerde golfvormen, die hun magnetische velden gebruiken om de elektronen te verstoren en licht te produceren. Het uitgestraalde licht duwt de elektronen terug, waardoor ze in kleinere groepen worden geduwd die vervolgens de laserstraal genereren.
Het vergroten van het elektrische veld door de stapels met behoud van stabiliteit is een van de redenen waarom de opstelling zo compact is als hij was. Dit betekent dat veel van de voordelen van deeltjesversnellers kunnen worden toegepast op experimenten die in een enkele ruimte worden uitgevoerd.
“De functies van FEL, waaronder ultrahoge resolutiesnelheden voor tijd en ruimte en ultrasterke helderheid, maken het mogelijk om multimodale 3D-beeldvorming met ultrahoge resolutie van dingen te bereiken,” Natuurkundige Wang Wentao zegt:van CAS.
De nieuwe opstelling is niet alleen kleiner dan een standaard deeltjesversneller en FEL-configuratie, hij is ook betaalbaarder – waardoor allerlei potentiële nieuwe toepassingen mogelijk zijn, zelfs als het apparaat lang niet zo krachtig is als de volledige versies.
In feite kost het veel tijd en veel onderzoek om een nieuwe deeltjesversneller en FEL klaar te maken voor praktische laboratoriumexperimenten, maar de wetenschappers hebben aangetoond wat haalbaar is in termen van het verkleinen van het hele systeem.
En hoewel er bepaalde vragen blijven over de compatibiliteit van de kleine versneller en de laser met de resultaten die we al krijgen van de grotere versies, Andere experts Ze waren er snel bij om het nieuwe onderzoek te prijzen voor wat het kon doen. Er kunnen onderweg veel nieuwe en opwindende ontdekkingen worden gedaan.
“De toepassing van potentiële technologie zal waarschijnlijk het menselijk begrip van het mysterie van het leven en de revolutie van levende wezens aanzienlijk vergroten”, Wentao zegt.
De zoekopdracht is gepubliceerd in natuur.
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”