- Malý urychlovač částic vyrobí velké množství energie
- Výzkumníci ho již úspěšně vyzkoušeli v praxi
Urychlovače částic jsou nesmírně užitečné, ale podobně jako Velký hadronový urychlovač (LHC) v CERNu zabírají obvykle obrovské množství místa. Pozoruhodný nový systém vyvinutý vědci z Texaské univerzity v Austinu by to však mohl změnit.
Nepřehlédněte: Našli skrytý klenot Mléčné dráhy. Šest mimozemských světů je dokonale synchronizováno
Jedinečný urychlovač částic
Při experimentech dokázali vědci pomocí svého urychlovače částic, který od jednoho konce ke druhému měří jen 20 metrů, vytvořit svazek elektronů o energii 10 miliard elektronvoltů (10 GeV) v komoře o rozměrech pouhých 10 centimetrů. Pro srovnání, jiné urychlovače částic, které dokáží generovat svazky o energii 10 GeV, jsou dlouhé přibližně tři kilometry, tedy asi 150krát delší.
„Klíčem k tak výraznému zmenšení systému byla kombinace vysoce energetických, ultrakrátkých laserových pulzů s plynným héliem ‚zaprášeným‘ hliníkovými nanočásticemi. Tyto částice zvyšují energii elektronů, které jsou laserem odtrženy od nanočástic, a ty jsou vytlačeny k okrajům laseru, kde se vezou na laserem indukovaných vlnách plazmatu,“ píše server Science Alert.
Zatímco za normálních okolností by síla těchto vln byla ohromující – podobně jako když vodní skútry překonávají vlny, které za sebou zanechávají lodě – nanočástice nabízejí větší stabilitu a umožnily celý systém zmenšit.
„V našem urychlovači jsou ekvivalentem vodního skútru nanočástice, které uvolňují elektrony v tom správném místě a ve správný čas, takže všechny sedí na vlně,“ říká fyzik Bjorn Hegelich z Texaské univerzity v Austinu. „Dostaneme do vlny mnohem více elektronů, kdy a kde chceme, než aby byly statisticky rozloženy po celé interakci, v tom spočívá naše tajemství.“
Může pomoci při léčbě rakoviny
Typ urychlovače částic, který využívá lasery ke generování plazmových vln, se nazývá Wakefieldový laserový urychlovač. Tým tvrdí, že jejich pokročilá verze by mohla být užitečná při studiu polovodičů, při testování zařízení pro vesmír a při vývoji léčby rakoviny.
To vše je možné díky způsobu, jakým tyto přístroje urychlují elektrony na vysoké rychlosti a generují energetické vlny elektromagnetického záření, jako je rentgenové záření, které by se dalo využít k zobrazování procesů v molekulárním měřítku.
Výzkumníci se těší na další vývoj svého „zázračného“ urychlovače, ale stále je toho hodně, čemu v interakcích mezi elektrony, lasery a plazmatem plně nerozumí. Jinými slovy, je před nimi spousta práce.
Zdroj náhledové fotografie: University of Texas, zdroj: Science Alert