مسرعات الجسيمات مهمة جدًا في دراسة الكون ، لكننا نعتقد أنها أدوات عملاقة – في بعض الحالات تحيط بالمدن. طور العلماء الآن نسخة أصغر بكثير لتشغيل ليزر متقدم له نفس فعالية نظرائه الأكبر حجمًا.
مسرع الجسيمات السؤال أ مسرع البلازما ويكفيلد، والتي تنتج رشقات نارية قصيرة ومكثفة من الإلكترونات ، ويسمى الليزر قوته A ليزر الإلكترون الحر يستخدم (FEL) ضوءه لتحليل الذرات والجزيئات والمواد المضغوطة بدقة عالية بشكل لا يصدق.
على الرغم من أن هذا العرض قد تم تجربته من قبل ، إلا أن النتيجة ليست بنفس كثافة ضوء الليزر الفعال في الجرعات الصغيرة. هنا ، تمكن الباحثون من الاحتفاظ بالنظام في بعض الغرف ذات الحجم الطبيعي ، مع تضخيم شعاع الإلكترون النهائي الناتج عن الليزر ، مما زاد من شدته 100 مرة في المرحلة الأخيرة من العملية.
“لقد أظهرنا إمكانات مسار تكنولوجي جديد بقدرات تسريع عالية جدًا باستخدام مسرع إلكترون بالليزر ، مما أدى إلى خفض مستوى المنشأة من مستوى كيلومتر إلى 12 مترًا.” يقول الفيزيائي لين يوكسينمن الأكاديمية الصينية للعلوم (CAS).
واجه الفريق تحديات مختلفة في الحد من التكنولوجيا ، بينما كانت فعالة في الممارسة. كان عليهم تقليل تباين طاقة الإلكترونات إلى 0.5 في المائة فقط ، على سبيل المثال ، مما يتطلب تحسينًا مستمرًا للتحكم في تسارع الإلكترون وضمان السفر المنتظم.
يتم إطلاق الإلكترونات من أنبوب مفرغ ، ومن خلال سلسلة من ثلاثة مسرعات ممغنطة ، تهز الإلكترونات باستخدام مجالاتها المغناطيسية لتوليد الضوء. يدفع الضوء المنبعث الإلكترونات إلى مجموعات صغيرة ثم يخلق شعاع ليزر.
تعد زيادة المجال الكهربائي من خلال المسرعات مع الحفاظ على الاستقرار أحد أسباب جعل النظام مضغوطًا. يمكن استخدام العديد من مزايا مسرعات الجسيمات في التجارب التي تُجرى داخل الغرفة.
“إن ميزات FEL ، بما في ذلك نسب الدقة العالية الفائقة المتعلقة بالزمان والمكان وذروة السطوع الفائقة الفائقة ، قادرة على إدراك التصوير ثلاثي الأبعاد متعدد الوسائط بأعلى دقة.” يقول الفيزيائي وانغ وينتاومن CAS.
لا يقتصر الأمر على أن النظام الجديد أصغر من مسرع الجسيمات القياسي وتكوين FEL ، بل إنه أرخص أيضًا – فهو يفتح جميع أنواع التطبيقات الجديدة المحتملة ، حتى لو لم يكن الجهاز بنفس قوة الإصدارات كاملة الحجم.
في الواقع ، سيستغرق إعداد FEL لمسرع الجسيمات الجديد والاختبارات المعملية العملية مزيدًا من الوقت والمزيد من البحث ، لكن العلماء أظهروا ما هو ممكن في تقليل النظام بأكمله.
هناك بعض الأسئلة حول كيفية توافق المسرع الصغير والليزر مع النتائج التي حصلنا عليها بالفعل من الإصدارات الأكبر ، مستشارون آخرون سرعان ما قدر البحث الجديد ما كان قادرًا على القيام به. قد يكون هناك الكثير من الاختراعات الجديدة والمثيرة على طول الطريق.
“إن استخدام التكنولوجيا المحتملة سيوسع بشكل كبير فهم الإنسان لسر الحياة وثورة الكائنات الحية.” يقول فينتاو.
نشر البحث طبيعي >> صفة.
