Antimaterie wird Surfen auf Plasma-Wellen in der Partikel Atomwissenschaftler der Zukunft

Der beste Weg, um die subatomaren Teilchen, aus denen sich die meisten grundlegenden Bausteine unseres Universums zu studieren ist, natürlich, sie ineinander mit so viel Energie wie möglich zu zerschlagen. Und jetzt Physiker am SLAC National Accelerator Laboratory sagen, dass sie eine bessere Möglichkeit dafür gefunden haben.

Forscher am SLACs Anlage für Advanced Accelerator experimentelle Tests (FACET) sind besonders daran interessiert, was passiert, wenn sie hochenergetische Strahlen von Elektronen in Strahlen von Positronen, ihre Antimaterie Gegensätze zum Absturz bringen. Um die nächste Generation von Fragen rund um diese Partikel zu beantworten, würde jedoch Physiker Teilchenbeschleunigern sechs Meilen lang oder mehr, mit der heutigen Beschleuniger-Technologie benötigen.

Das ist warum Facette Forscher, eine Möglichkeit entwickelt, die Energie des einen Teilchenstrahl in einem kürzeren Abstand erhöhen, also Physiker studieren konnte Elektronen und Positronen mit kleineren Beschleunigern. Es funktioniert wie folgt: Wenn Physiker eine Gruppe von Elektronen in ein ionisiertes Gas oder Plasma feuern, die Elektronen erstellen ein Weckruf. Diese Folge kann zur Beschleunigung einer zweiten Gruppe von Elektronen, hinter der ersten Gruppe zu reisen, weil sie im Grunde auf eine Welle von Plasma surfen bekommen.

Die Technik, Plasma-Wakefield-Beschleunigung, eignet sich gut für Elektronen, aber es ist schwieriger, Positronen auf diese Weise beschleunigen. In der Regel die zweite Gruppe von Positronen verliert seine Form oder verlangsamt, wenn seine trifft die Folge, anstatt die Plasma-Welle surfen und immer schneller. Forscher an der Facette einen Weg gefunden, abfeuern eine einzigen Gruppe von Positronen sorgfältig geformt, so dass die Front der Gruppe ein Wake, die hilft schafft, den Schweif des Konzerns und der Fokus seiner Form beschleunigen.

Es funktioniert gut, laut den Forschern, die die Ergebnisse ihrer Experimente in der Fachzeitschrift Natureveröffentlicht. "In dieser stabilen Zustand etwa 1 Milliarde Positronen 5 Milliarden Electronvolts Energie über eine kurze Distanz von nur 1,3 Meter gewonnen", sagte der leitende Autor Sébastien Corde, der französischen École Polytechnique, in einer Erklärung. Das bedeutet, dass die Partikel Atomwissenschaftler der Zukunft viel kleiner, mit höheren Energie-Kollisionen, als heutige Atomwissenschaftler sein könnte.

Facette ist im Moment die einzige Einrichtung, die Positronen auf diese Weise beschleunigen können. Teilchen Atomwissenschaftler sind teuer, so ist es nicht wahrscheinlich, dass Forschungseinrichtungen neue Atomwissenschaftler bauen werden um die Wakefield Beschleunigungsmethode jederzeit schnell nutzen, aber einige können ihre vorhandenen Beschleuniger zu aktualisieren. "Es ist denkbar, Linearbeschleuniger Leistungssteigerung durch Hinzufügen eines sehr kurzen Plasma-Beschleunigers am Ende," sagte Corde, ", die würde das Gaspedal Energie multiplizieren, ohne dass die gesamte Struktur wesentlich länger."

[Natur, SLAC]

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Bildnachweis: SLAC