Les accélérateurs de particules sont d’un grand intérêt pour l’étude du sujet de l’univers, mais ceux que nous pensons ont tendance à être des instruments gigantesques, dans certains cas entourant les villes. Les scientifiques ont maintenant créé une version beaucoup plus petite d’un laser avancé, une configuration qui pourrait être tout aussi utile que ses homologues plus grands.
L’accélérateur de particules en question est un Accélérateur de plasma Wakefield, qui génère des salves d’électrons courtes et intenses, et le laser qu’il utilise est ce qu’on appelle Laser à électrons gratuit (FEL), qui utilise sa lumière pour analyser les atomes, les molécules et la matière condensée avec une précision incroyablement élevée.
Bien que ce scénario ait déjà été essayé, la lumière laser résultante n’était pas assez intense pour être utile à plus petite échelle. Ici, les chercheurs ont pu garder l’installation fermée dans quelques chambres grandeur nature avec le faisceau d’électrons final amplifié par le laser, augmentant son intensité de 100 fois dans la dernière étape du processus.
« Nous avons démontré la faisabilité de la nouvelle voie technique avec un accélérateur d’électrons laser à ultra-haute capacité d’accélération, et réduit la taille de l’installation du kilomètre à 12 mètres », Le physicien Ling Yuxin dit :, de l’Académie chinoise des sciences (CAS).
L’équipe a dû relever divers défis pour réduire la taille de la technologie tout en la gardant pratique. Ils ont dû réduire la variation de l’énergie des électrons à seulement 0,5%, par exemple, ce qui nécessitait une série d’améliorations qui contrôlent l’accélération des électrons et assurent un voyage en douceur.
Les électrons sont libérés à travers un tube sous vide et à travers une série de trois formes d’onde magnétisées, qui utilisent leurs champs magnétiques pour perturber les électrons et produire de la lumière. La lumière émise repousse les électrons, les poussant en groupes plus petits qui génèrent ensuite le faisceau laser.
L’augmentation du champ électrique à travers les piles tout en maintenant la stabilité est l’une des raisons pour lesquelles la configuration est aussi compacte qu’elle l’était. Cela signifie que de nombreux avantages des accélérateurs de particules peuvent être appliqués aux expériences menées dans une seule pièce.
« Les fonctionnalités de FEL, y compris des taux de résolution ultra-haute pour le temps et l’espace et une luminosité ultra-forte, permettent d’obtenir une imagerie 3D multimodale ultra-haute résolution des objets » Le physicien Wang Wentao dit :du CAS.
Non seulement la nouvelle configuration est plus petite qu’un accélérateur de particules standard et une configuration FEL, mais elle est également plus abordable – ouvrant toutes sortes de nouvelles applications potentielles, même si l’appareil n’est pas aussi puissant que les versions complètes.
En fait, préparer un nouvel accélérateur de particules et un FEL pour des expériences pratiques en laboratoire prendra beaucoup de temps et beaucoup de recherches, mais les scientifiques ont montré ce qui est faisable en termes de réduction de l’ensemble du système.
Et bien que certaines questions subsistent sur la compatibilité du petit accélérateur et du laser avec les résultats que nous obtenons déjà des versions plus grandes, Autres spécialistes Ils ont rapidement félicité la nouvelle recherche pour ce qu’elle était capable de faire. Il peut y avoir de nombreuses découvertes nouvelles et passionnantes sur le chemin.
« L’application de la technologie potentielle est susceptible d’élargir considérablement la compréhension humaine du mystère de la vie et de la révolution des êtres vivants », Wentao dit.
La recherche a été publiée dans la nature.