Proton demetleri, parçacık demetleri üretmek için bir teknik olan wakefield hızlandırmada kullanılır. Son testler, bu demetlerin plazma ile etkileşimleri nedeniyle yüksek yoğunluklu filamentlere ayrılabileceğini göstermiştir.
Bilim insanları, İsviçre’deki CERN’de bulunan AWAKE deneyinde bir proton demetini plazmaya fırlatarak elektronları hızlandırmanın olası bir yöntemini araştırıyorlar.
Ancak wakefield hızlandırması olarak adlandırılan bu yöntemle ilgili bir sorun, proton demetinde kararsızlıklara yol açarak demetin yapısını zayıflatması, hızlanma uzunluğunu ve kalitesini etkilemesidir.
Livio Verra ve AWAKE İşbirliği’ndeki meslektaşları, bu etkinliği incelemek için bir plazmaya uzun bir proton demeti enjekte ettikten sonra demetin yoğun, dar şeritlere parçalandığını gördüler. Ölçümler, filamentasyon dengesizliği olarak adlandırılan bu duruma yol açan koşulları göstermektedir.
Çalışmalarına başlamak için bilim insanları argon gazı ile doldurulmuş uzun, ince bir cam tüp içinde bir plazma oluşturdular. CERN Süper Proton Senkrotronu, 400 GeV yüksek yoğunluklu proton demetlerini tüpün ucuna enjekte ederek proton enerjisini sağladı. Proton demetlerinin fotoğraflarını çekmek için, plazma tüpünden hem önce hem de sonra ışın yoluna metalik ekranlar yerleştirdiler. Grup, bu enine profillerden plazma ile temasın neden olduğu yapısal değişiklikleri belirleyebildi.
Verra ve meslektaşları, demetin çekirdeğine yakın küçük noktaların ortaya çıktığını fark ettiklerinde demetin ipliklere ayrıldığını fark ettiler. Radyasyonun plazmalara ne kadar derinden girebileceğinin bir ölçüsü olan plazma cilt derinliğinden 1,5 kat daha büyük bir yarıçapa sahip proton demetlerinin bu filamentasyondan sorumlu olduğunu keşfettiler.
Bulgular, demet yarıçapının bu eşik miktarının altında sınırlandırılmasının kararsızlığı önleyeceğini göstermektedir.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v17/s48
