Bir elektron demetinin lazer-plazma hızlandırıcı içindeki enerji evrimini izlemek için invazif olmayan bir yöntem araştırmacılar tarafından gösterildi. Parçacıkları rölativistik hızlara çıkarmak için genellikle birkaç kilometre uzunluğunda parçacık hızlandırıcılara ihtiyaç duyulur. Birkaç on santimetre uzunluğunda veya daha küçük olan küçük parçacık hızlandırıcıları da vardır. Lazer-plazma hızlandırıcıları olarak adlandırılan bu cihazlar, araştırmacıların kanserin tespiti ve tedavisi için x-ışınları üretmelerini bekledikleri hastanelerde potansiyel kullanımları beklentisiyle şu anda araştırma tesislerinde test edilmektedir. Kısa lazer darbeleriyle tahrik edildikleri için bilim insanlarının bu cihazlardaki parçacıkların değişen özelliklerini izleyebilmeleri için yalnızca birkaç femtosaniye mevcuttur.
Bir lazer-plazma hızlandırıcısı içindeki elektron demetinin enerji evrimini ölçme yöntemi, Alman Elektron Senkrotronu’ndan (DESY) Simon Bohlen ve meslektaşları tarafından deneysel olarak gösterildi. Araştırma ekibi, bu yaklaşımı lazer-plazma hızlandırıcılarını geliştirmek ve tıbbi uygulamalarda kullanılmak üzere x ışınları üretmeye hazırlamak için kullanmayı öngörüyor.
Bohlen ve arkadaşları, gösterilerini yapmak için Thomson saçılması (fotonların elektronlar tarafından saçılması) olarak bilinen bir fenomeni kullandılar. Elektronları hızlandırmak için kullanılan lazer ışını ikiye bölündü; bir yarısı standart elektron hızlandırması için kullanılırken diğer yarısı da elektronların saçabileceği fotonlardan oluşan bir Thomson lazeri oluşturmak için kullanıldı.
Daha sonra Thomson lazeri ve hızlandırılmış elektronları üst üste bindirerek 400 μm’lik bir açıklık boyunca 20 noktanın ikisi arasında etkileşime girmesini sağladılar. Bilim insanları bir x-ışını detektörü kullanarak bu etkileşimler sırasında saçılan fotonların enerjisini belirlediler. Bilim insanları bu ölçümleri, elektron demetine zarar vermeden hızlandırıcının uzunluğunun büyük bir kısmında elektronların enerji gelişimini yeniden yapılandırmak için kullandılar.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v15/s170
