Akselerator partikel mini ini memberikan laser kecil dengan janji besar

Akselerator partikel sangat menarik untuk mempelajari materi alam semesta, tetapi yang kami pikir cenderung menjadi instrumen raksasa—dalam beberapa kasus di sekitar kota. Para ilmuwan kini telah membuat versi laser canggih yang jauh lebih kecil, pengaturan yang bisa sama bergunanya dengan rekan-rekannya yang lebih besar.

Akselerator partikel yang dimaksud adalah Akselerator plasma Wakefield, yang menghasilkan semburan elektron pendek dan intens, dan laser yang digunakannya adalah apa yang dikenal sebagai Laser Elektron Gratis (FEL), yang menggunakan cahayanya untuk menganalisis atom, molekul, dan materi terkondensasi dengan akurasi yang sangat tinggi.

Meskipun skenario ini telah dicoba sebelumnya, sinar laser yang dihasilkan tidak cukup kuat untuk digunakan pada skala yang lebih kecil. Di sini, para peneliti dapat menjaga pengaturan tetap tertutup di beberapa ruang seukuran dengan berkas elektron terakhir yang diperkuat oleh laser, meningkatkan intensitasnya 100 kali lipat pada langkah terakhir proses.

“Kami telah menunjukkan kelayakan jalur teknis baru dengan akselerator elektron laser dengan akselerasi berkapasitas sangat tinggi, dan mengurangi ukuran fasilitas dari tingkat kilometer menjadi 12 meter,” Fisikawan Ling Yuxin berkata:, dari Akademi Ilmu Pengetahuan China (CAS).

Ada berbagai tantangan bagi tim dalam merampingkan teknologi sekaligus tetap praktis. Mereka harus mengurangi variasi energi elektron menjadi hanya 0,5 persen, misalnya, yang memerlukan serangkaian perbaikan yang mengontrol percepatan elektron dan memastikan perjalanan yang mulus.

Elektron dilepaskan melalui tabung yang dievakuasi dan melalui serangkaian tiga bentuk gelombang magnet, yang menggunakan medan magnetnya untuk mengganggu elektron dan menghasilkan cahaya. Cahaya yang dipancarkan mendorong elektron kembali, mendorong mereka ke dalam kelompok yang lebih kecil yang kemudian menghasilkan sinar laser.

Meningkatkan medan listrik melalui tumpukan sambil menjaga stabilitas adalah salah satu alasan mengapa pengaturannya sekompak dulu. Ini berarti bahwa banyak manfaat dari akselerator partikel dapat diterapkan pada eksperimen yang dilakukan dalam satu ruangan.

“Fitur-fitur FEL, termasuk tingkat resolusi ultra-tinggi untuk ruang dan waktu dan kecerahan ultra-kuat, memungkinkan untuk mencapai pencitraan 3D multi-modal resolusi ultra-tinggi dari berbagai hal,” Fisikawan Wang Wentao berkata:dari CAS.

Tidak hanya pengaturan baru yang lebih kecil dari akselerator partikel standar dan konfigurasi FEL, tetapi juga lebih terjangkau — membuka semua jenis aplikasi baru yang potensial, bahkan jika perangkat tidak sekuat versi lengkapnya.

Faktanya, menyiapkan akselerator partikel baru dan FEL untuk eksperimen laboratorium praktis akan memakan banyak waktu dan banyak penelitian, tetapi para ilmuwan telah menunjukkan apa yang layak dalam hal menyusutkan seluruh sistem.

Dan sementara masih ada pertanyaan tertentu tentang kompatibilitas akselerator kecil dan laser dengan hasil yang sudah kita dapatkan dari versi yang lebih besar, Pakar lainnya Mereka dengan cepat memuji penelitian baru atas apa yang dapat dilakukannya. Mungkin ada banyak penemuan baru dan menarik dalam perjalanan.

“Penerapan teknologi potensial kemungkinan besar akan memperluas pemahaman manusia tentang misteri kehidupan dan revolusi makhluk hidup,” Wentao mengatakan.

Pencarian dipublikasikan di alam.