Fizikçiler plazma kapilerinde parçacık hızlandırma dünya rekoru kırdılar . Sadece 20 cm mesafede elektron ışınlarını, 0’dan 7,8 milyar elektron volta(GeV) hızlandırmayı başardılar. Böylece daha önce 9 cm’de 4,2 GeV olan önceki rekoru nerdeyse ikiye katlayarak plazma ardıl alanı(wakefield) hızlandırma rekoru kırdı.
Yüksek enerji parçacık ivmelendiriciler Evren’i oluşturan parçacıkları anlamada hayati önem taşıyor. Fakat boyut ve maliyet gibi bazı limitlere takılıyorlar. Dünyanın en büyük deneyi Büyük Hadron Çarpıştırıcı (LHC) 26,7 km uzunluğunda dairesel bir vakum tüneli gerektiriyor. Bu da işin boyutu ve maliyetini inanılmaz arttırıyor. Hatta CERN’de yeni inşa edilecek parçacık hızlandırıcı bundan çok daha büyük olacak.
Bu tüneller boyunca radyo frekans üretecek şekilde boşluklu metal odacıklar yerleştiriliyor. Bu odacıklarda 5 MV/m (milyon volt /metre) hızlandırma alanı sağlanarak , parçacıklara ışık hızına yakın hızlara ulaştırılıyor.
Geçtiğimiz sene CERN’deki fizikçiler yeni geliştirdikleri teknikle 200 MV/m hızlandırmaya ulaştıklarını duyurmuşlardı. Böylece 10 metrede 2 GeV hıza ulaşabiliyorlar.
Aslında bu dalgalarda sörf yapmaya benziyor. Lazer atımları kullanarak elektromanyetik alanlar yaratan plazma dalgaları üretiliyor . Bunlar da radyo frekans alanlarından binlerce kat daha güçlü. İşte parçacıklar bu plazma dalgalarını kullanarak sörf yapıyor ve enerji kazanıyor.
Lawrence Berkeley NationaL Laboratuvarı’ndan fizikçiler bunu geliştirmek için, bir plazma dalga kılavuzu tasarlayarak geliştirdi. Araştırmacılar bu geliştirme için şöyle diyor; “ Odaklanmış dalga atımlarının lazer difraksiyonunu azaltmak için kullanarak, lazer gücünden elde edilen enerji kazanımını ve hızlanma menzilini arttırıyoruz.”
Elektronlar Dalga Sörfü Yapıyor
Gazla doldurulan safir tüpün içindeki elektrik deşarjı plazma yaratımını tetikliyor. Sonra,” ısıtıcı” lazer atımı kullanıldığında plazmanın merkezindeki bir miktar gazı boşaltarak yoğunluğu düşürerek, lazer ışığa odaklanıyor.
Bu plazma kanalı lazer atımları menzil ve hızlandırıcı boyunca hapsedebilecek kadar güçlü oluyor. Sonradan gönderilen “sürücü” lazer dalgaları plazma içinde dalgalar üretiyor. Plazma içindeki elektronlar dalgayı yakalayarak, aynı sörfçüler gibi safir tüp boyunca sörf yapıyor.
Önceki deneyde plazma yoğunluğu lazerin kapiler boyunca odaklanmasını engellemiş ve sonuçta safir tüpe zarar vermişti.
Sonraki deneylerde plazma içindeki elektron injeksiyonunda hassas kontrol sağlanması ve ışın kalitesinde daha önce ulaşılamayan değerler ulaşılması planlanıyor.
Araştırma , APS’nin Plazma Fiziği Anabilim Dalı’ndaki 61. Yıllık Toplantısında sunulacak ve bu yılın başlarında Physical Review Letters yer alacak .
