- Los aceleradores de partículas juegan un papel fundamental en todo, desde la física nuclear hasta la medicina moderna. Un equipo en California está trabajando para reducir los dispositivos masivos.
- Los aceleradores de partículas dependen de electroimanes para crear campos eléctricos. El equipo ha construido un modelo utilizando ondas de plasma mucho más pequeñas.
- Su prueba reciente fue un éxito, pero el siguiente paso es intentar generar aún más potencia.
Los aceleradores de partículas son cruciales para comprender la ciencia moderna. Desde el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) cerca de Ginebra, Suiza, hasta la Fuente de neutrones de espalación en el Laboratorio Nacional Oak Ridge en Tennessee, los aceleradores son cruciales, dice el Departamento de Energía, en campos tan variados como la física y la química, la biología y la medicina, las ciencias de la Tierra. y construyendo materiales más fuertes.
Un equipo del Centro BELLA de Berkeley Lab acaba de duplicar el récord mundial anterior de energía producida por el acelerador de plasma láser, un desarrollo que podría generar aceleradores más pequeños y más baratos en todas partes.
Los aceleradores de partículas a menudo son extremadamente grandes. El LHC, que tiene su tamaño en el nombre, tiene 16,7 millas (27 km) de circunferencia. Hay mucho para encajar: los aceleradores deben tener un tubo de haz en el que las partículas son guiadas por potentes electroimanes, campos eléctricos que pueden cambiar de positivo a negativo en el comando, un objetivo fijo para que las partículas lleguen como una delgada pieza de lámina de metal, y finalmente detectores que pueden estudiar las innumerables colisiones inducidas por el acelerador.
El equipo del Centro BELLA cree que una onda de plasma podría proporcionar aceleración a través de un acelerador a través de su campo eléctrico. Se podría crear una onda de plasma, que es una onda de partículas cargadas, a través de pulsos láser temporizados que eventualmente se desarrollarían en un campo eléctrico miles de veces más fuerte que los logrados en los aceleradores estándar.
Utilizando ondas de plasma, el equipo de BELLA pudo generar haces de electrones con energías de hasta 7.8 mil millones de electronvoltios (GeV) en un plasma de 8 pulgadas de largo. Esto requeriría aproximadamente 300 pies de tecnología convencional.
El problema con este tipo de aceleración de partículas en el pasado ha sido la tendencia natural de las ondas de plasma a extenderse. El equipo de BELLA instituyó una nueva guía de ondas de plasma para mantener las cosas enfocadas, con una descarga eléctrica activada dentro de un tubo de zafiro. El tubo de zafiro se llena de gas, y cuando se golpea con la descarga eléctrica se convierte en el cuarto estado común de la materia: plasma.
Una vez que el tubo contiene plasma, un pulso láser conocido como "calentador" perfora parte del medio del tubo. Esta perforación hace que el tubo sea menos denso, lo que permite enfocar mejor. El siguiente paso para el equipo es pensar aún más.
"El haz del calentador nos permitió controlar la propagación del pulso láser del controlador", dice Anthony Gonsalves en un comunicado de prensa. "Los próximos experimentos tendrán como objetivo obtener un control de precisión sobre la inyección de electrones en la onda de plasma para lograr una calidad de haz sin precedentes y unir múltiples etapas para demostrar el camino hacia una energía aún mayor".
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