Elektronlar, lazer wakefield hızlandırıcılarında (LWFA’lar) lazer tarafından üretilen plazma kullanılarak yüksek enerjiye hızlandırılır. Yüzlerce metreye karşılık santimetre boyutunda olan bu cihazlar, radyo frekansı temelli parçacık hızlandırıcılardan çok daha küçüktür ve bu da onları daha uygun fiyatlı ve etkili ikameler haline getirmektedir. LWFA’ların geleneksel muadilleriyle karşılaştırılabilir enerjiye sahip parçacıklar üretme kabiliyetlerinin araştırmacılar tarafından hala kanıtlanması gerekiyor. Şimdi, Şangay Jiao Tong Üniversitesi’nden Xinzhe Zhu ve meslektaşları, çok sayıda LWFA’yı hızlanma potansiyellerini artıracak şekilde bağlamak için bir mekanizma göstererek bu hedefe bir adım daha yaklaştılar.
Bir LWFA’da, yüklü parçacıklar güçlü bir lazer tarafından üretilen bir plazma dalgasını rölativistik hızlara kadar sürer. Tek bir LWFA sadece birkaç GeV parçacık enerjisi sağlayabilir çünkü lazer enerjisi mesafe ile azalır ve parçacık demeti ile plazma dalgası koordinasyonu hızla kaybeder. Bu sorunlar, parçacıkları birbirine bağlı birkaç LWFA üzerinden göndererek çözülebilir. Bununla birlikte, LWFA’ları birleştirmek için mevcut yöntemler, ışının her bağlantıda odaklanmasını gerektirir, bu da işlemin verimliliğini azaltır.
Zhu ve meslektaşları, parçacıklar için kesintisiz bir kanalı koruyarak ve her bir LWFA’nın lazerini kavisli bir yörünge boyunca ortama hedefleyerek bu sorunu aşabiliyorlar. Grup, bu yaklaşımı göstermek için safir bir blok içinde kavisli, 3 cm uzunluğunda bir tüp oluşturdu. Önceden hızlandırılmış bir elektron ışını düz bir “otoyol” boyunca LWFA’ya girerken, lazer plazma yoğunluğundaki değişiklikler tarafından yönlendirilen kavisli bir “rampa” boyunca ilerliyor. Düzenleme bir otoyol rampasını andırıyor.
Zhu ve meslektaşları, sistemlerinin hem enjekte edilen elektronları alt-GeV enerjisine nasıl hızlandırabileceğini hem de LWFA lazerini nasıl yönlendirebileceğini gösteriyor. Elektronları TeV enerjilerine hızlandırmak için şimdi mevcut olana yeni LWFA’lar ekleniyor.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v16/s74
