创建了长度为1.5厘米的微粒加速器模块的工作原型
欢迎使用iCover博客页面！难以置信，但是长度为1.5厘米，厚度为1毫米的设备实际上可以充当太赫兹范围内的微粒促进剂的模块。我们将在本文中描述什么是微型加速器以及其应用前景如何。
为了研究亚原子级粒子的基本特性，创建了大型强子对撞机（LHC）。但是，鉴于计划的宏伟和开放的前景，至少在现阶段，难以应用LHC功能来解决医学，材料科学，粒子物理学中积累的许多实际问题，并制造X射线激光。在电磁频谱的红外辐射和微波辐射之间的范围内工作的加速器可以帮助解决它们。一个国际跨学科的科学家小组创建了第一个微型模块化粒子加速器的原型，该加速器使用太赫兹辐射而不是射频波。一个有源加速器模块的长度仅为1.5厘米，厚度为1毫米。来自DESY（Deutsches Elektronen-Synchrotron），CFEL（自由电子激光科学中心），麻省理工大学和物质结构与动力学研究所的专家参加了开发。马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所。现有的大多数线性波加速器都在射频范围内的电磁辐射下运行。因此，例如，PETRA III加速器长度为2.3公里（由DESY创建）的频率为500兆赫。研究小组的成员弗朗兹·卡特纳（Franz Kartner）教授解释说，由于使用太赫兹范围内的波长小于飞秒的波长，因此可以将结构的整体尺寸减小1000倍以上。由单独的加速器模块组成的实验性XFEL太赫兹范围预计将小于1米。自由电子激光（FEL）产生激光闪光，沿着波径从粒子加速器发送高速电子，其结果是，每当电子偏转时，它们就会发光。完全相同的原理将用于激光“ 欧洲XFEL“今天作为DESY国际项目的一部分而建造。据报道，该物体的总长度将超过3公里。”与脉冲长度的减少成正比，其峰值功率和活动性也会增加。这些非常短的脉冲将使我们能够获得有关极其快速的化学过程（例如光合作用中发生的化学过程）的新数据。”为了创建原型，开发并使用了一种特殊的微观加速器模块，该模块在太赫兹辐射范围内运行。 CFEL小组在Dwayne Miller教授的指导下发明了参与实验的电子枪，Dwayne Miller教授以物质命名，是该研究所所长。马克斯·普朗克。进入加速器的电子由于在加速器腔中共振的太赫兹辐射波的能量而被加速。据科学家和设计人员说，当前阶段开发的主要成就是该想法工作能力的证明。 CFEL的合著者Arya Fallahi解释说：“通过我们获得的7 keV（千伏电子伏特）的加速度获得的能量增益很难称得上是令人信服的成就，但是实验表明该原理确实可行。” “所获得的结果和理论证明，我们能够实现高达每米1吉伏的加速梯度”……这是最佳运行的加速器模块所能达到的十倍以上。现在处于实验阶段的更先进的等离子体加速器技术将允许获得更高的加速度，但是与使用太赫兹原型的激光器相比，它将需要更强大的激光器。物理学家相信，从未来用于粒子物理学的线性加速器，构建紧凑型X射线激光的手段以及作为材料物理学科学研究，使用X射线和电子设备的电子源中，太赫兹技术将引起人们极大的兴趣辐射。在未来的几年中，位于汉堡的CFEL团队计划使用“太赫兹”技术原理构建紧凑的，实验性的自由电子实验室X射线激光（XFEL）。在欧洲研究理事会一级提供项目支持。理解光合作用的过程，同时考虑到获得的数据，将为建立该过程的有效人工模型，寻找更有效地转换太阳能和创造减少二氧化碳排放的新技术的方法提供可能性。此外，研究人员对研究其他重要的化学反应感兴趣。正如Kertner指出的那样，“光合作用只是我们想研究的许多可能催化过程的一个例子。”紧凑的XFEL加速器可以作为更先进的X射线源用于高级医学成像。”有关科学家和微型太赫兹加速器联合小组研究的更多信息，请参见出版物页面。我们的其他文章 Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN385353/
All Articles