Wir sind einen Schritt näher zu einer besseren Tabletop Teilchenbeschleunigern


Eine neue Generation von Tabletop-Beschleuniger hat das Potenzial, um die Geschwindigkeit des Lichtes, ohne die Notwendigkeit einer gigantischen Maschinen wie dem Large Hadron Collider in der Nähe von Elektronen zu beschleunigen. Aber, dass alle wichtigen Energiestrahl ist auch für eine optimale Leistung verteilt. Ein internationales Team von Physikern hat herausgefunden, eine Möglichkeit, diesen Mangel zu beheben und ihre Methode in einem neuen Papier in Physik von Plasmenbeschrieben.

Plasma-Wakefield-Beschleuniger sind Tabletop Maschinen, die Beschleunigung von Elektronen auf sehr hohe Energien über wenige Zentimeter, im Vergleich zu zwei Meilen für Full-size Teilchenbeschleunigern heute fähig sind. Durch intensive, kurze Impulse von Laserlicht in ein Plasma (ionisiertes Gas Wolke) brennen, können die Wissenschaftler eine Welle Plätschern durch das Plasma, das eine Reihe von geladenen Teilchen in seinem Gefolge verlässt, genauso wie ein Speed-Boot über einen See racing, eine Folge des Wassers in seinem Weg Kannen erstellen. Hinzufügen eines zweiten Lasers drängen noch mehr Elektronen in das Plasma, und sie können das Gefolge, mehr Fahrt aufnehmen, indem Sie die Energie aus der Wakefield "Surfen".

Es gibt nur ein Problem: nicht alle Elektronen sind ebenso beschleunigt, weil Elektronen zu unterschiedlichen Zeiten die Plasma-Welle zu erwischen. Die ersteren haben mehr Zeit für die Beschleunigung, und sie bewegt sich schneller als die Nachzügler landen. Die auch nicht alle fangen die Welle an der gleichen Stelle; einige Standorte erhalten größere Energie-Booster als andere. Dies ist wichtig, weil die meisten Anwendungen für diese Technologie eng (kohärente) Strahlen erfordern – wie z. B. Aufbau eines Tabletop freie-Elektronen-Lasers für Materialien, Verarbeitung und Herstellung.

Ein Team von chinesischen, amerikanischen und südkoreanischen Physiker haben vorgeschlagen eine Möglichkeit, diese Beschleunigung gleichmäßiger machen durch Einfügen eines "Plasma-Kompressors". Dies wird die Elektronen zusammen, um ihre Ausbreitung und bilden eine kürzere Pulse im Strahl zu begrenzen squeeze. Und für eine gute Maßnahme, schaltet es ihrer Reihenfolge, so dass die Nachzügler Elektronen nach vorne springen, indem Sie ihnen eine Chance, um die Frühaufsteher in Bezug auf Beschleunigung einzuholen.

Dadurch sollte eine zehnfache Verbesserung der Strahlqualität für Plasma-Wakefield-Beschleuniger. Der nächste Schritt: Aufbau einer Prototyp-Gerät im Labor experimentell bestätigen ihre vorgeschlagene Methode.

[Physik von Plasmen]

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