Máy gia tốc hạt rất được quan tâm trong việc nghiên cứu chủ đề của vũ trụ, nhưng những máy chúng ta nghĩ có xu hướng là những công cụ khổng lồ — trong một số trường hợp xung quanh các thành phố. Các nhà khoa học hiện đã tạo ra một phiên bản nhỏ hơn nhiều để vận hành một tia laser tiên tiến, một thiết lập có thể hữu ích như các phiên bản lớn hơn của nó.
Máy gia tốc hạt được đề cập là một Máy gia tốc plasma Wakefield, tạo ra các vụ nổ điện tử ngắn, cường độ cao và tia laser mà nó sử dụng được gọi là Laser điện tử miễn phí (FEL), sử dụng ánh sáng của nó để phân tích các nguyên tử, phân tử và vật chất ngưng tụ với độ chính xác cực cao.
Mặc dù kịch bản này đã được thử nghiệm trước đây, nhưng ánh sáng laser thu được không đủ cường độ để có thể hữu ích trên các quy mô nhỏ hơn. Tại đây, các nhà nghiên cứu có thể giữ thiết lập đóng cửa trong một vài phòng kích thước thực với chùm tia điện tử cuối cùng được khuếch đại bởi tia laser, tăng cường độ của nó lên 100 lần trong bước cuối cùng của quy trình.
“Chúng tôi đã chứng minh tính khả thi của con đường kỹ thuật mới với máy gia tốc điện tử laze có khả năng tăng tốc công suất cực cao và giảm kích thước của cơ sở từ cấp độ km xuống còn 12 mét,” Nhà vật lý Ling Yuxin nói:, từ Viện Khoa học Trung Quốc (CAS).
Có nhiều thách thức khác nhau đối với nhóm trong việc giảm quy mô công nghệ trong khi vẫn giữ cho nó hoạt động hiệu quả. Chẳng hạn, họ phải giảm sự biến đổi năng lượng của các electron xuống chỉ còn 0,5%, điều này đòi hỏi một loạt các cải tiến để kiểm soát gia tốc của các electron và đảm bảo sự di chuyển trơn tru.
Các điện tử được giải phóng thông qua một ống hút chân không và thông qua một loạt ba dạng sóng từ hóa, các dạng sóng này sử dụng từ trường của chúng để làm nhiễu loạn các điện tử và tạo ra ánh sáng. Ánh sáng phát ra đẩy các electron trở lại, đẩy chúng thành các nhóm nhỏ hơn, sau đó tạo ra chùm tia laze.
Tăng điện trường thông qua các bộ mở rộng trong khi vẫn duy trì sự ổn định là một lý do tại sao thiết lập lại nhỏ gọn như ban đầu. Điều này có nghĩa là nhiều lợi ích của máy gia tốc hạt có thể được áp dụng cho các thí nghiệm được tiến hành trong một căn phòng duy nhất.
“Các tính năng của FEL, bao gồm tỷ lệ độ phân giải cực cao theo thời gian và không gian và độ sáng cực cao, giúp bạn có thể đạt được hình ảnh 3D và đa phương tiện có độ phân giải cực cao,” Nhà vật lý Wang Wentao nói:từ CAS.
Thiết lập mới không chỉ nhỏ hơn máy gia tốc hạt tiêu chuẩn và cấu hình FEL, mà nó còn có giá cả phải chăng hơn – mở ra tất cả các loại ứng dụng mới tiềm năng, ngay cả khi thiết bị gần như không mạnh bằng các phiên bản đầy đủ.
Trên thực tế, việc chuẩn bị một máy gia tốc hạt mới và FEL sẵn sàng cho các thí nghiệm thực tế trong phòng thí nghiệm sẽ mất rất nhiều thời gian và rất nhiều nghiên cứu, nhưng các nhà khoa học đã chỉ ra điều gì khả thi khi thu nhỏ toàn bộ hệ thống.
Và mặc dù vẫn còn một số câu hỏi nhất định về khả năng tương thích của máy gia tốc nhỏ và tia laser với kết quả mà chúng tôi đã nhận được từ các phiên bản lớn hơn, Các chuyên gia khác Họ nhanh chóng khen ngợi nghiên cứu mới về những gì nó có thể làm được. Có thể có nhiều khám phá mới và thú vị trên đường đi.
“Việc ứng dụng công nghệ tiềm năng có khả năng mở rộng sự hiểu biết của con người về bí ẩn của sự sống và cuộc cách mạng của sinh vật”, Wentao nói.
Tìm kiếm đã được xuất bản trong Thiên nhiên.