Чтобы понять фундаментальную природу нашей Вселенной, ученые хотели бы строить коллайдеры частиц, которые ускоряют электроны и их аналоги антиматерии (позитронов) до экстремальных энергий (до Тера электрон-вольт или ТэВ). С общепринятой технологией, однако, для этого нужна машина, которая является невероятно большим и дорогим (думаю на 20 километров в длину). Чтобы уменьшить размер и стоимость этих машин, ускорение частиц — сколько энергии они получают в определенном расстоянии, должен быть увеличен.
Это где физики плазмы могут иметь далеко идущие последствия: волны заряженных частиц — плазменные волны — может обеспечить ускорение с помощью электрического поля. В лазерный плазменный ускоритель, интенсивные лазерные импульсы используются для создания плазменных волн с электрическими полями, которые могут быть в тысячи раз сильнее, чем те, достижимых в обычных ускорителях.
В последнее время, команда в центре лаборатории Беркли Белла удвоив предыдущий мировой рекорд по энергии, произведенной лазерной плазмы, ускорители, генерирующие пучки электронов с энергиями до 7,8 млрд электрон-вольт (ГэВ) в 8-дюймов длиной плазме. Для этого потребуется около 300 футов, используя обычные технологии.
Исследователи добились этого подвига по противодействию естественное распространение лазерного импульса с использованием нового типа плазменного волновода. В этом волноводе, электрический разряд инициируется в сапфировой трубы, заполненной газом с образованием плазмы, и «нагреватель» лазерного импульса высверливает часть плазмы в центре, что делает его менее плотным, так что он фокусирует лазерный луч. Плазменного канала достаточно сильны, чтобы держать сфокусированными лазерными импульсами хорошо заточен на 8-дюймовой длины ускорителя.
«Луч обогреватель позволила контролировать распространение лазерного импульса водителя», — сказал доктор Энтони Гонсалвес. «Следующие эксперименты будут направлены на увеличение точности контроля впрыска электронов в плазменной волне для достижения беспрецедентного качества пучка, и пару несколько этапов вместе, чтобы продемонстрировать путь к еще большей энергией».
Получение нового поколения электрон-позитронных коллайдеров до ТэВ энергий потребует увязки серия лазерных плазменных ускорителей, с каждым этапом давая частицы заряд энергии. Достижения лаборатории Беркли является захватывающим, потому что 7.8 ГэВ составляет около энергии, необходимой на этих этапах, чтобы быть эффективным.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!