Ultra kompaktni akcelerator čestica stvara visoke energije

Osim u fundamentalnim znanstvenim istraživanjima, akceleratori čestica imaju veliki potencijal za primjenu u razvoju poluvodiča, medicinskom snimanju i istraživanju materijala i energije.

SAD ima samo dva akceleratora koji mogu proizvesti snopove čestica od 10 milijardi elektron-volti, a svaki je dugačak oko 3 km. Istraživači sa Sveučilišta Texas u Austinu, nekoliko nacionalnih američkih laboratorija, europskih sveučilišta i teksaške tvrtke TAU Systems sada te energije mogu postići kompaktnim akceleratorom čestica kraćim od 20 metara s plinskom ćelijom dužine 10 cm, koji proizvodi snop elektrona s energijom od 10 GeV.

Ovaj akcelerator nazvan Napredni laserski Wakefield akcelerator, znanstvenici namjeravaju koristiti za testiranje koliko dobro svemirska elektronika može izdržati zračenje, za prikaz 3D unutarnjih struktura novih dizajna poluvodičkih čipova, pa čak i za razvoj novih terapija raka i naprednih tehnika medicinskog snimanja.

Ova vrsta akceleratora također bi se mogla koristiti za pokretanje drugog uređaja koji se zove "X-ray free electron laser", koji bi mogao snimati usporene filmove procesa na atomskoj ili molekularnoj razini.

Primjeri takvih procesa uključuju interakcije lijekova sa stanicama, promjene unutar baterija koje bi mogle uzrokovati njihovo zapaljenje, kemijske reakcije unutar solarnih panela i virusne proteine ​​koji mijenjaju oblik kada inficiraju stanice.

Koncept ovog akceleratora prvi je put opisan 1979. godine. Iznimno snažan laser udara u plinoviti helij, zagrijava ga u plazmu i stvara valove koji izbacuju elektrone iz plina u visokoenergetskom elektronskom snopu.

Tijekom proteklih nekoliko desetljeća, razne istraživačke grupe razvile su snažnije verzije, a ključni napredak ovog tima oslanja se na nanočestice. Pomoćni laser udara u metalnu ploču unutar plinske ćelije, koja ubrizgava struju metalnih nanočestica koje povećavaju energiju koju valovi isporučuju elektronima.

Istraživački rad objavljen u časopisu Matter and Radiation at Extremes možete pronaći na ovoj poveznici.