Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndan bilim insanları dünyanın en küçük yüksek enerjili parçacık hızlandırıcısını üretti. 1 katrilyon vat gücündeki lazer atomaltı parçacıkları hızlandıracak kadar güçlü. Masaüstü tipi kompakt lazer plazma hızlandırıcısı iddiaya göre 4,25 giga-elektron volt üretebiliyor. Diğer parçacık hızlandırıcılarla karşılaştırılacak olursa, büyük çaptaki parçacık hızlandırıcılardan 1000 kat daha güçlü denilebilir.
CERN LHC (Large Hadron Collider-Büyük Hadron Çarpıştırıcı) 27 kilometrelik dairesel metal kabuk içindeki elektro manyetik alanda parçacıkları hızlandırıyor. Metrede 100 mega-elektron volta kadar her şey mükemmel giderken, bu gücün üstünde metal kabuk ayrılmaya başlıyor.
Berkeley Laboratuvarı’ndaki bu ufak parçacık hızlandırıcı, sadece 9 cm’lik plazma tüp içinde, kilometrelerce uzunluktaki ortalama parçacık hızlandırıcılara göre , aynı koşulları laboratuar ortamında yaratabiliyor.
Geleneksel parçacık hızlandırıcılara göre lazer-plazma hızlandırıcılar parçacıkları uyarmak için, büyük enerji seviyeleri kullanmak yerine farklı bir yaklaşım uyguluyor. Bundan dolayı bu deney dünyanın en güçlü lazerlerinden birinin yardımıyla yapılıyor. Berkeley Lab Lazer Hızlandırıcısı (Berkeley Lab Laser Accelerator -BELLA), katrilyon vat (petavat) güce denk güç üreten çok küçük bir plazma lazer sistemi kullanıyor. Bu nedenle, başlangıç deneyi 0,3 PW ‘lık atımlarla sınırlandırıldı.
Örnek verecek olursak, Stanford’taki SLAC lazer plazma hızlandırıcı BELLA’ya göre ancak küçük bir fraksiyonda yaklaşık 300 mega-elektron volt hızlandırma sağlayabiliyor.
“Bu sonu elde etmek için lazer ve plazmanın o kadar hassas bir kontrolü gerekiyor ki, lazer ışınını 14 metre uzaktan 500 mikron genişliğindeki deliğe yönlendiriyoruz, diyor Berkeley’den Dr. Wim Leemans.
BELLA’dan lazer ateşlendiğinde, kanalda plazmaya doğru eş zamanlı büyük dalgalar üretilerek yuvarlanma enerjisiyle plazmadaki yüksek enerji halindeki serbest elektronları hızlandırıyor ve yakalıyor. Bu sanki bir sörfçünün okyanus dalgasını yakalayarak hızlanmasına benziyor.
Fakat bu kadar yüksek enerjili deneyeyapıyorsanız en küçük bir hesaplama hatası felaketle sonuçlanabilir. Bu nedenle ekip gerçek dünyada testi yapmadan önce NERSC (National Energy Research Scientific Computing Center-Ulusal Enerji Araştırması Bilimsel İşlem Merkezi) simülasyonları çalıştırıyor.
Ekibin bir sonraki hedefi 10 giga-elektron volta eşdeğer akselerasyon yaratmak. Tabi buna ulaşmak için çok hassas çalışmak lazım.
Araştırma Physical Review dergisinde yayınlandı.
- W. P. Leemans, A. J. Gonsalves, H.-S. Mao, K. Nakamura, C. Benedetti, C. B. Schroeder, Cs. Tóth, J. Daniels, D. E. Mittelberger, S. S. Bulanov, J.-L. Vay, C. G. R. Geddes, and E. Esarey. Multi-GeV Electron Beams from Capillary-Discharge-Guided Subpetawatt Laser Pulses in the Self-Trapping Regime.Physical Review Letters, 2014; 113: 245002 DOI:10.1103/PhysRevLett.113.245002
