Vitenskap

Denne lille partikkelakseleratoren resirkulerer energi med Terahertz-bølger

Denne lille partikkelakseleratoren resirkulerer energi med Terahertz-bølger



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Et team av forskere bygde en miniatyr dobbeltpartikkelakselerator som resirkulerer laserenergi som opprinnelig ble matet inn i systemet for å øke energien til elektronene en gang til, ifølge en ny studie publisert i tidsskriftet.Fysisk gjennomgang X.

RELATERT: FERMILAB ER FORTSATT LEVENDE ETTER CERN

Partikkelakselerator resirkulerer energi

Ved hjelp av smalbånds terahertz-stråling som ligger mellom infrarød og radiofrekvens i det elektromagnetiske spekteret, er selve enheten en enkelt, 1,5 centimeter lang og 0,79 millimeter i diameter. Dongfang Zhang og hans kolleger fra Center for Free-Electron Laser Science (CFEL) ved DESY avduket sin eksperimentelle akselerator i tidsskriftetFysisk gjennomgang X.

Den lille størrelsen på den nye enheten er mulig på grunn av kort bølgelengde av terahertz-stråling. "Terahertz-baserte akseleratorer har dukket opp som lovende kandidater for neste generasjons kompakte elektronkilder," sa Franz Kärtner, leder for CFEL-gruppen som bygde enheten, og Lead Scientist i DESY. Forskere har tidligere fullført vellykkede eksperimenter med terahertz-akseleratorer, som tillot applikasjoner der store partikkelakseleratorer ikke er gjennomførbare eller nødvendige. "Imidlertid er teknikken fremdeles i et tidlig stadium, og ytelsen eller eksperimentelle terahertz-akseleratorer har vært begrenset av den relativt korte delen av samspillet mellom terahertz-pulsen og elektronene," sa Kärtner, ifølge phys.org.

Terahertz-bølger sparer laserenergi

For å betjene den nye enheten brukte teamet en lengre puls bestående av mange sykluser av terahertz-bølger. De var i stand til å utvide interaksjonsseksjonen med partiklene ved å bruke denne flersykluspulsen til stor suksess. "Vi mater flersyklus-terahertz-pulsen inn i en bølgeleder som er foret med et dielektrisk materiale," sa Zhang, ifølge phys.org.

Den nye enheten produserte ikke stor akselerasjon i laboratoriet. Men teamet kan bevise konseptet sitt ved å vise hvordan elektroner får energi i en bølgeleder. "Det er et bevis på konseptet. Elektronenes energi økte fra 55 til omtrent 56,5 kilo elektronvolt," sa Zhang, til phys.org. "En sterkere akselerasjon kan oppnås ved å bruke en sterkere laser for å generere terahertz-pulser."

Dette arrangementet var hovedsakelig ment for ikke-relativistisk fysikk, noe som betyr at elektroner har hastigheter som ikke er like raske som selve lyset. Spesielt tillater ikke-relativistisk fysikk resirkulering av terahertz-pulsen for et andre trinn av akselerasjon. "Når terahertz-pulsen forlater bølgelederen og kommer inn i vakuumet, tilbakestilles hastigheten til lysets hastighet," forklarte Zhang til phys.org. "Dette betyr at pulsen overtar den langsommere elektronbunken i løpet av et par centimeter. Vi plasserte en andre bølgeleder på akkurat den rette avstanden som elektronene kommer inn i den sammen med terahertz-puls som igjen bremses av bølgelederen. På denne måten, vi genererer en andre interaksjonsseksjon, som øker elektronenes energier ytterligere. "

Innen laboratorieeksperimentet kunne bare en brøkdel av terahertz-pulsen resirkuleres på denne måten. Men eksperimentet viste at resirkulering av energi i paticle-akseleratorer i prinsippet er mulig, og Zhang mener at den resirkulerte fraksjonen kan øke betydelig. Nicholas Mattlis, seniorforsker og teamleder for prosjektet til CFEL-gruppen, understreket: "Vår cascading-ordning vil redusere etterspørselen etter det nødvendige lasersystemet for elektronakselerasjon i det ikke-relativistiske regimet, og åpne for nye muligheter for utforming av terahertz-baserte akseleratorer. "


Se videoen: The Power of Putin - Documentary (August 2022).