En un logro impresionante, los físicos han batido el récord mundial de aceleración de partículas. En solo 20 centímetros (8 pulgadas), han aumentado la aceleración de los haces de electrones de 0 a la friolera de 7.8 mil millones de electronvoltios (GeV).
Esto casi duplica el del equipo ganancia de energía previa de 4.2 GeV sobre 9 centímetros, demostrando una manera de mejorar enormemente aceleración de plasma wakefield.
Los aceleradores de partículas de alta energía son vitales para comprender mejor las partículas de las que está hecho nuestro Universo, pero también tienen algunas limitaciones bastante importantes, especialmente en términos de tamaño y costo. El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) consiste en un túnel de vacío enterrado bajo tierra, con una circunferencia de 26.7 kilómetros (16.6 millas).
A lo largo del túnel, las cámaras metálicas están espaciadas a intervalos para generar ondas de radiofrecuencia
El año pasado, anunciaron físicos en el CERN que, utilizando una tecnología en desarrollo llamada aceleración de plasma wakefield, habían logrado un gradiente de aceleración de 200 MV / m. Eso resultó en una aceleración de casi 2 GeV en 10 metros.
Funciona igual que Wakesurfing. Los pulsos láser se utilizan para generar ondas de plasma con campos electromagnéticos que pueden ser miles de veces más fuertes que los campos de radiofrecuencia. Entonces, así como un wakesurfer puede usar las olas generadas a raíz de un bote para acelerar, las partículas pueden 'surfear' las ondas de plasma para ganar energía.
Para mejorar esto, los físicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley diseñaron e incorporaron un plasma guía de onda
Este trabajo fue el logro detrás del anterior. 4.2 Resultado GeV en 2014; ahora, el equipo ha mejorado sus métodos.
En un tubo de zafiro lleno de gas, se dispara una descarga eléctrica para crear plasma. Luego, se utiliza un pulso láser "calentador" para perforar parte del gas del centro del plasma, reduciendo la densidad, que enfoca la luz láser.
Este canal de plasma es lo suficientemente fuerte como para mantener los pulsos láser confinados a lo largo del acelerador. Los pulsos láser subsiguientes del "conductor" generan ondas en el plasma. Los electrones en el plasma luego se enganchan, surfeando a lo largo del tubo de zafiro.
En el experimento anterior, la densidad del plasma causó que el láser perdiera su enfoque a lo largo del capilar, lo que dañó el tubo de zafiro.
"El haz del calentador nos permitió controlar la propagación del pulso láser del controlador". dijo el físico Anthony Gonsalves del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
"Los próximos experimentos tendrán como objetivo obtener un control de precisión sobre la inyección de electrones en la onda de plasma para lograr una calidad de haz sin precedentes y unir múltiples etapas para demostrar el camino hacia una energía aún mayor".
La investigación será presentada en el 61ª Reunión Anual de la División APS de Física del Plasma esta semana, y apareció en Cartas de revisión física a principios de este año.