🍍 🛀🏻 🙉 Prototipe kerja modul akselerator mikropartikel dengan panjang 1,5 cm telah dibuat 🌖 🎱 🍈

Selamat datang di Halaman Blog iCover ! Sulit dipercaya, tetapi perangkat dengan panjang 1,5 cm dan ketebalan 1 mm sebenarnya dapat bertindak sebagai modul akselerator partikel mikro di kisaran terahertz Kami akan menjelaskan apa itu miniatur akselerator dan prospek aplikasi apa yang akan dibuka di artikel kami.

Untuk mempelajari sifat dasar partikel pada tingkat subatomik, Large Hadron Collider (LHC) telah dibuat. Tetapi dengan semua kemegahan rencana dan prospek pembukaan, sulit untuk menerapkan kemampuan LHC, setidaknya pada tahap ini, dalam menyelesaikan banyak masalah praktis yang telah terakumulasi dalam kedokteran, ilmu material, fisika partikel, pembuatan laser sinar-X. Akselerator yang bekerja dalam kisaran antara radiasi inframerah dan gelombang mikro dari spektrum elektromagnetik dapat membantu menjawabnya.

Sekelompok ilmuwan interdisipliner internasional menciptakan prototipe pertama akselerator partikel modular mini yang menggunakan radiasi terahertz alih-alih gelombang frekuensi radio. Satu modul akselerator aktif memiliki panjang hanya 1,5 cm dan ketebalan 1 mm. Pengembangan ini dihadiri oleh spesialis dari DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron), CFEL (Pusat Sains Laser Elektron-Gratis), Universitas Teknologi Massachusetts dan Institut Struktur dan Dinamika Materi. Institut Max Planck untuk Struktur dan Dinamika Materi.

Kebanyakan akselerator gelombang linier yang ada beroperasi dengan radiasi elektromagnetik dalam rentang frekuensi radio. Jadi, misalnya, akselerator PETRA III, Panjang 2,3 km, dibuat di DESY menggunakan frekuensi 500 megahertz. Berkat penggunaan panjang gelombang dalam kisaran terahertz dengan periode kurang dari satu femtosecond, jelas seorang anggota kelompok riset, Profesor Franz Kartner, memungkinkan untuk mengurangi ukuran keseluruhan struktur lebih dari 1000 kali. Rentang terahertz XFEL eksperimental, yang terdiri dari modul akselerator terpisah, diperkirakan kurang dari satu meter.

Laser elektron bebas (FEL) menghasilkan kilatan cahaya laser, mengirimkan elektron berkecepatan tinggi dari akselerator partikel di sepanjang jalur gelombang, sebagai hasilnya mereka memancarkan cahaya setiap kali mereka dibelokkan. Prinsip yang persis sama akan digunakan dalam laser " European XFEL"sedang dibangun hari ini sebagai bagian dari proyek internasional dengan partisipasi DESY. Dilaporkan bahwa panjang total objek akan melebihi tiga kilometer.

" Secara proporsional dengan penurunan panjang pulsa, daya puncak dan aktivitasnya akan meningkat. Denyut yang sangat singkat ini akan memungkinkan kami untuk mendapatkan data baru tentang proses kimia yang sangat cepat, seperti yang terjadi dalam fotosintesis, "kata Kertner.

Untuk membuat prototipe, modul akselerator mikroskopis khusus dikembangkan dan digunakan, beroperasi dalam kisaran radiasi terahertz. Pistol elektron yang berpartisipasi dalam percobaan ini dibuat oleh kelompok CFEL di bawah bimbingan Profesor Dwayne Miller, anggota Direktur Institut Struktur dan Dinamika Materi yang dinamai Max Planck. Elektron yang memasuki akselerator dipercepat karena energi gelombang radiasi terahertz yang beresonansi di ruang akselerator.

Pencapaian utama pengembangan pada tahap saat ini, menurut para ilmuwan dan desainer, adalah demonstrasi kapasitas kerja dari ide tersebut. "Keuntungan energi yang diperoleh dengan akselerasi 7 keV (kiloelektron-volts) yang diperoleh oleh kami hampir tidak bisa disebut sebagai pencapaian yang meyakinkan, tetapi percobaan menunjukkan bahwa prinsip tersebut benar-benar bekerja dalam praktik," jelas rekan penulis CFEL Arya Fallahi, yang melakukan perhitungan teoritis. “Hasil yang diperoleh dan teori mengkonfirmasi bahwa kami dapat mencapai gradien percepatan hingga satu gigavolt per meter” ... Ini lebih dari sepuluh kali lebih banyak dari kemampuan modul akselerator operasi terbaik.

Teknologi akselerator plasma yang lebih maju, yang sekarang pada tahap eksperimental, akan memungkinkan memperoleh akselerasi yang lebih tinggi, tetapi akan membutuhkan laser yang jauh lebih kuat daripada yang menggunakan prototipe terahertz.

Fisikawan yakin bahwa teknologi terahertz sangat menarik dari sudut pandang akselerator linear masa depan untuk digunakan dalam fisika partikel, sebagai sarana untuk membangun laser sinar-X kompak dan sebagai sumber elektron yang digunakan dalam penelitian ilmiah fisika material, peralatan medis menggunakan sinar-X dan elektronik. radiasi.

Pada tahun-tahun mendatang, tim CFEL di Hamburg berencana untuk membangun laser X-ray laboratorium (XFEL) eksperimental elektron yang kompak menggunakan prinsip-prinsip teknologi "terahertz". Dukungan proyek disediakan di tingkat Dewan Riset Eropa.

Memahami proses fotosintesis, dengan mempertimbangkan data yang diperoleh, pada gilirannya, akan membuka kemungkinan menciptakan model buatan yang efektif dari proses ini dan menemukan cara untuk lebih efisien mengkonversi energi surya dan menciptakan teknologi baru untuk mengurangi emisi CO2. Selain itu, para peneliti tertarik untuk mempelajari reaksi kimia penting lainnya. Seperti yang ditunjukkan Kertner, "fotosintesis hanyalah satu contoh dari banyak proses katalitik yang mungkin ingin kami selidiki." Akselerator XFEL yang ringkas dapat digunakan untuk pencitraan medis tingkat lanjut sebagai sumber sinar-x yang lebih canggih. "

Untuk informasi lebih lanjut tentang studi kelompok gabungan ilmuwan dan akselerator terahertz miniatur, lihat halaman publikasi.

Artikel kami yang lain

Prototipe kerja modul akselerator mikropartikel dengan panjang 1,5 cm telah dibuat

More articles: