Los aceleradores de partículas son de gran interés en el estudio de la materia del universo, pero los que pensamos tienden a ser instrumentos gigantes, en algunos casos alrededor de ciudades. Los científicos ahora han creado una versión mucho más pequeña para operar un láser avanzado, una configuración que podría ser tan útil como sus contrapartes más grandes.
El acelerador de partículas en cuestión es un Acelerador de plasma Wakefield, que genera ráfagas cortas e intensas de electrones, y el láser que utiliza es lo que se conoce como Láser de electrones libres (FEL), que utiliza su luz para analizar átomos, moléculas y materia condensada con una precisión increíblemente alta.
Si bien este escenario se ha probado antes, la luz láser resultante no fue lo suficientemente intensa como para ser útil en escalas más pequeñas. Aquí, los investigadores pudieron mantener la configuración cerrada en unas pocas cámaras de tamaño natural con el rayo de electrones final amplificado por el láser, aumentando su intensidad 100 veces en el paso final del proceso.
“Hemos demostrado la viabilidad de la nueva ruta técnica con un acelerador de electrones láser con aceleración de ultra alta capacidad y hemos reducido el tamaño de la instalación del nivel del kilómetro a 12 metros”. El físico Ling Yuxin dice:, de la Academia China de Ciencias (CAS).
Hubo varios desafíos para el equipo a la hora de reducir el tamaño de la tecnología y al mismo tiempo mantenerla práctica. Tuvieron que reducir la variación en la energía de los electrones a solo 0.5 por ciento, por ejemplo, lo que requirió una serie de mejoras que controlan la aceleración de los electrones y aseguran un viaje suave.
Los electrones se liberan a través de un tubo de vacío y a través de una serie de tres formas de onda magnetizadas, que utilizan sus campos magnéticos para perturbar los electrones y producir luz. La luz emitida empuja los electrones hacia atrás, empujándolos en grupos más pequeños que luego generan el rayo láser.
Aumentar el campo eléctrico a través de los extensores mientras se mantiene la estabilidad es una de las razones por las que la configuración es tan compacta como antes. Esto significa que muchos de los beneficios de los aceleradores de partículas se pueden aplicar a experimentos realizados en una sola habitación.
“Las características de FEL, incluidas las tasas de resolución ultra alta con respecto al tiempo y el espacio y el brillo ultrapico, hacen posible lograr imágenes multimedia y 3D de ultra alta resolución de las cosas”. El físico Wang Wentao dice:de CAS.
La nueva configuración no solo es más pequeña que un acelerador de partículas estándar y una configuración FEL, sino que también es más asequible, lo que abre todo tipo de nuevas aplicaciones potenciales, incluso si el dispositivo no es tan poderoso como las versiones completas.
De hecho, preparar un nuevo acelerador de partículas y FEL para experimentos prácticos de laboratorio llevará mucho tiempo y mucha investigación, pero los científicos han demostrado lo que es factible en términos de encoger todo el sistema.
Y aunque quedan ciertas preguntas sobre la compatibilidad del acelerador pequeño y el láser con los resultados que ya obtenemos de las versiones más grandes, Otros expertos Se apresuraron a elogiar la nueva investigación por lo que fue capaz de hacer. Puede haber muchos descubrimientos nuevos y emocionantes en camino.
“Es probable que la aplicación de la tecnología potencial amplíe en gran medida la comprensión humana del misterio de la vida y la revolución de los seres vivos”. Wentao dice.
La búsqueda fue publicada en naturaleza.
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