Όστιν, Τέξας
Ερευνητές αμερικανικού πανεπιστημίου επινόησαν έναν επιταχυντή ηλεκτρονίων σε μέγεθος βαλίτσας, ο οποίος προσφέρει ενέργειες και ταχύτητες που μπορούσαν μέχρι σήμερα να επιτευχθούν μόνο σε μεγάλες εγκαταστάσεις, οι οποίες καταλαμβάνουν εκατοντάδες τετραγωνικά μέτρα και κοστίζουν εκατοντάδες εκατομμύρια δολάρια.
Δεδομένου ότι οι επιταχυντές είναι σήμερα βασικό εργαλείο όχι μόνο για τη φυσική αλλά και για τη χημεία και άλλους κλάδες, η νέα διάταξη θα καθιστούσε τους επιταχυντές στάνταρτ εξοπλισμό για εργαστήρια σε όλο τον κόσμο, αναφέρουν οι ερευνητές στην επιθεώρηση Nature Communications.
«Επιταχύναμε περίπου μισό δισεκατομμύρια ηλεκτρόνια στα 2 gigaelectronvolt σε απόσταση μόλις μιας ίντσας [2,5 εκατοστών]» αναφέρει ο Μάικ Ντάουερ, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας.
«Μέχρι σήμερα, αυτά τα επίπεδα ισχύος απαιτούσαν συμβατικούς επιταχυντές που έχουν μήκος όσο δύο γήπεδα ποδοσφαίρου. Αυτό σημαίνει ότι ο εξοπλισμός σμικρύνθηκε κατά περίπου 10.000 φορές» επισημαίνει.
Ο Ντάουνερ πιστεύει μάλιστα ότι η τεχνολογία μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω ώστε να δημιουργηθούν επιταχυντές μήκους μερικών εκατοστών, οι οποίοι θα προσφέρουν ενέργειες 20 GeV. Ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρός σε σχέση με τα 7.000 GeV στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων του CERN, θα επαρκούσε όμως για τα περισσότερα ερευνητικά εργαστήρια.
Όπως επισημαίνει η ερευνητική ομάδα, ο μίνι επιταχυντής, ακόμα και στη σημερινή του μορφή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ακτίνων Χ υψηλής ενέργειας, γνωστές και ως «σκληρές» ακτίνες Χ. Στο μέλλον, οι επιταχυντές αυτού του σχεδιασμού θα μπορούσαν να τροφοδοτούν ένα «λέιζερ ακτίνων Χ ελεύθερων ηλεκτρονίων», την ισχυρότερη πηγή ακτίνων Χ που διαθέτει σήμερα η επιστήμη.
Τα μικρά λέιζερ ακτίνων Χ θα μπορούσαν με τη σειρά τους να φέρουν επανάσταση στη χημεία και τη βιολογία, καθώς θα επέτρεπαν τη μελέτη μορίων σε ατομική ανάλυση.
Προκειμένου να σμικρύνουν τον εξοπλισμό, οι ερευνητές αξιοποίησαν μια σχετικά νέα μέθοδο που ονομάζεται «επιτάχυνση πλάσματος λέιζερ»: ένα ισχυρό λέιζερ βομβαρδίζει ένα σύννεφο αερίου, το οποίο έτσι ιονίζεται και απελευθερώνει ηλεκτρόνια.
Παρά το μικρό του μέγεθος, ο νέος επιταχυντής χρειάστηκε μια πολύ ισχυρή πηγή ακτινοβολίας λέιζερ: το Texas Petawatt Laser, ένα από τα ισχυρότερα λέιζερ του κόσμου.
Όπως όμως επισημαίνει ο Δρ Ντάουερ, λέιζερ με ισχύ της τάξης των petawatt έχουν ήδη εμφανιστεί στο εμπόριο, οπότε οι ίδιες οι εταιρείες θα μπορούσαν στο μέλλον να παράγουν και τους αντίστοιχους μίνι επιταχυντές.Newsroom ΔΟΛ
Δεδομένου ότι οι επιταχυντές είναι σήμερα βασικό εργαλείο όχι μόνο για τη φυσική αλλά και για τη χημεία και άλλους κλάδες, η νέα διάταξη θα καθιστούσε τους επιταχυντές στάνταρτ εξοπλισμό για εργαστήρια σε όλο τον κόσμο, αναφέρουν οι ερευνητές στην επιθεώρηση Nature Communications.
«Επιταχύναμε περίπου μισό δισεκατομμύρια ηλεκτρόνια στα 2 gigaelectronvolt σε απόσταση μόλις μιας ίντσας [2,5 εκατοστών]» αναφέρει ο Μάικ Ντάουερ, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας.
«Μέχρι σήμερα, αυτά τα επίπεδα ισχύος απαιτούσαν συμβατικούς επιταχυντές που έχουν μήκος όσο δύο γήπεδα ποδοσφαίρου. Αυτό σημαίνει ότι ο εξοπλισμός σμικρύνθηκε κατά περίπου 10.000 φορές» επισημαίνει.
Ο Ντάουνερ πιστεύει μάλιστα ότι η τεχνολογία μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω ώστε να δημιουργηθούν επιταχυντές μήκους μερικών εκατοστών, οι οποίοι θα προσφέρουν ενέργειες 20 GeV. Ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρός σε σχέση με τα 7.000 GeV στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων του CERN, θα επαρκούσε όμως για τα περισσότερα ερευνητικά εργαστήρια.
Όπως επισημαίνει η ερευνητική ομάδα, ο μίνι επιταχυντής, ακόμα και στη σημερινή του μορφή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ακτίνων Χ υψηλής ενέργειας, γνωστές και ως «σκληρές» ακτίνες Χ. Στο μέλλον, οι επιταχυντές αυτού του σχεδιασμού θα μπορούσαν να τροφοδοτούν ένα «λέιζερ ακτίνων Χ ελεύθερων ηλεκτρονίων», την ισχυρότερη πηγή ακτίνων Χ που διαθέτει σήμερα η επιστήμη.
Τα μικρά λέιζερ ακτίνων Χ θα μπορούσαν με τη σειρά τους να φέρουν επανάσταση στη χημεία και τη βιολογία, καθώς θα επέτρεπαν τη μελέτη μορίων σε ατομική ανάλυση.
Προκειμένου να σμικρύνουν τον εξοπλισμό, οι ερευνητές αξιοποίησαν μια σχετικά νέα μέθοδο που ονομάζεται «επιτάχυνση πλάσματος λέιζερ»: ένα ισχυρό λέιζερ βομβαρδίζει ένα σύννεφο αερίου, το οποίο έτσι ιονίζεται και απελευθερώνει ηλεκτρόνια.
Παρά το μικρό του μέγεθος, ο νέος επιταχυντής χρειάστηκε μια πολύ ισχυρή πηγή ακτινοβολίας λέιζερ: το Texas Petawatt Laser, ένα από τα ισχυρότερα λέιζερ του κόσμου.
Όπως όμως επισημαίνει ο Δρ Ντάουερ, λέιζερ με ισχύ της τάξης των petawatt έχουν ήδη εμφανιστεί στο εμπόριο, οπότε οι ίδιες οι εταιρείες θα μπορούσαν στο μέλλον να παράγουν και τους αντίστοιχους μίνι επιταχυντές.Newsroom ΔΟΛ
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου