Elektronid kiirendatakse suure energiani, kasutades laseriga genereeritud plasmat laseri äratusvälja kiirendites (LWFA). Mõõtes sadu meetreid versus sentimeetrit, on need seadmed palju väiksemad kui raadiosagedusel põhinevad osakeste kiirendid, muutes need taskukohasemaks ja tõhusamaks asenduseks. Teadlased peavad veel tõestama LWFA-de võimet toota osakesi, mille energia on võrreldav nende tavapäraste kolleegidega. Nüüd on Xinzhe Zhu Shanghai Jiao Tongi ülikoolist ja tema kolleegid jõudnud sellele eesmärgile sammu lähemale, näidates mehhanismi mitme LWFA sidumiseks viisil, mis suurendab nende kiirenduspotentsiaali.
LWFA-s juhivad laetud osakesed võimsa laseri tekitatud plasmalainet kuni relativistlike kiirusteni. Üks LWFA suudab anda vaid mõne GeV osakeste energiat, kuna laseri energia väheneb koos kaugusega ning osakeste kiir ja plasmalaine kaotavad kiiresti koordinatsiooni. Neid probleeme saab lahendada, saates osakesed mitme omavahel ühendatud LWFA kaudu. Praegused meetodid LWFA-de kombineerimiseks nõuavad aga kiire fokuseerimist igale lülile, vähendades protsessi tõhusust.
Zhu ja tema kolleegid suudavad sellest probleemist mööda hiilida, säilitades osakeste pideva kanali ja suunates iga LWFA laseri kõvera trajektoori kaudu söötmele. Selle lähenemisviisi demonstreerimiseks lõi rühm safiirploki sees kõvera 3 cm pikkuse toru. Eelkiirendatud elektronkiir siseneb LWFA-sse mööda sirget "kiirteed", samal ajal kui laser liigub mööda kõverat "kaldteed", mida juhivad plasma tiheduse muutused. Paigutus meenutab kiirtee kaldteed.
Zhu ja tema kolleegid näitavad, kuidas nende süsteem võib kiirendada süstitud elektrone sub-GeV energiani ja suunata LWFA laserit. Olemasolevale lisatakse nüüd uusi LWFA-sid, et kiirendada elektrone TeV energiani.
Allikas: physics.aps.org/articles/v16/s74
Günceleme: 25/05/2023 17:19