EXAMEN
Selon DESY (DESY) site officiel récemment rapporté, l'école dans le domaine de la miniature de l'accélérateur de particules expérimentale a créé un nouveau record du monde. Pour la première fois dans l'histoire de cette énergie conduit térahertz des électrons injectés dans l'accélérateur augmentera plus que doublé.
fond
Aujourd'hui, les progrès de la physique de pointe ne peut pas se passer d'un accélérateur de particules puissant. Par collisions de particules énergétiques, les physiciens continuent d'explorer la nature de l'univers. En termes simples, l'accélérateur de particules est une sorte de particules élémentaires peut être accélérée à des machines de très haute énergie. On charge les particules par un champ magnétique par la commande de force dans un champ de vide élevé, l'intensité du champ électrique atteint un accélérateur de haute énergie.
(Source: CERN)
Cependant, les accélérateurs de particules sont en général grands, lourds, le coût élevé de. Par exemple, l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN du) Grand collisionneur de hadrons (LHC) enterré dans le sol, pesant environ 38.000 tonnes, jusqu'à 27 km.
(Source: CERN)
De toute évidence, un tel grands accélérateurs de particules fonctionnent et difficiles à appliquer, il est grand. Pour faciliter davantage les accélérateurs de particules fonctionnent et d'élargir son application, les scientifiques étudient plus compact, portable, facile à utiliser des accélérateurs micro-particules.
Trois "accélérateur sur une puce" (Source: US SLAC National Accelerator Laboratory)
innovation
Récemment, DESY (DESY) scientifiques dans le domaine de la miniature de l'accélérateur de particules expérimentale a créé un nouveau record du monde. Pour la première fois dans l'histoire de cette énergie axée sur térahertz des électrons injectés dans l'accélérateur augmentera plus que doublé.
En même temps, comme Zhang Est (son), Ph.D., et ses collègues de la Science Laser Electron libre DESY Centre (CFEL) dans le magazine « Optica » a rapporté que, par rapport aux expériences antérieures en utilisant cette technologie, le dispositif considérablement amélioré la qualité du faisceau d'électrons. Dr Zhang a dit: « Nous avons obtenu jusqu'à présent les meilleurs paramètres pour térahertz accélérateur de faisceau pour. »
chef de file DESY dans les études ultra optiques et à rayons X à grande vitesse du groupe Franz Kärtner a souligné que: « Cette réalisation représente le lecteur vers l'accélérateur réalisation térahertz, une étape clé. »
technologie
Dans le spectre électromagnétique, le rayonnement térahertz est situé entre les fréquences infrarouges et micro-ondes, il est prévu d'apporter une nouvelle génération d'accélérateurs de particules compactes.
Térahertz rayonnement (Source: Wikipedia)
Kärtner explique: « .. La longueur d'onde du rayonnement terahertz est d'environ un pour cent des ondes radio utilisées actuellement pour accélérer des particules Cela signifie que la taille des composants de l'accélérateur peut également être fait environ un pour cent de l'original » térahertz programme de laboratoire de l'accélérateur devrait apporter une nouvelle dimension des applications telles que la science des matériaux de petite source de rayons X, même pour l'imagerie médicale. Cette technologie est actuellement en cours de développement.
(Source: DESY, Lucid Berlin)
Parce que térahertz vague d'oscillation très rapidement, de sorte que tous les composants et toutes les étapes doivent être synchronisées avec précision. Dr Zhang a expliqué :. « Par exemple, afin d'obtenir un gain d'énergie optimale des électrons doit précisément frapper térahertz dans sa demi-période d'accélération » dans l'accélérateur, les particules ne sont généralement pas voler sous la forme d'un faisceau continu, et un paquet est emballé dans un paquet. Parce que, dans l'accélérateur en terahertz, le faisceau doit être très court, un domaine qui évolue rapidement, de manière à assurer un faisceau de particules accéléré le long de l'égalité de l'état.
Dr Zhang a dit: « Dans les expériences précédentes, puisque l'oscillation du faisceau d'électrons est trop long si rapide champ térahertz, certains des électrons du faisceau sont accélérés, tandis que d'autres ont même réduit le faisceau Ainsi, en général. , cela produira seulement le gain d'énergie modeste, mais plus important encore, l'énergie largement divergentes, entraînant la détérioration de la qualité du faisceau. « Pour aggraver les choses, cet effet est considérablement augmenté émittance, émittance du faisceau peut être mesuré une retenue latérale est bonne ou mauvaise situation. Particule liée plus étroitement possible (moins le émittance).
Afin d'améliorer la qualité du faisceau, par le Dr Zhang et ses collègues ont mis au point un dispositif multi-usages avant qu'ils ont créé un accélérateur en deux étapes: accélérateur électronique segmenté térahertz et l'opérateur (MEETS) peut être comprimé, mise au point, d'accélérer et d'analyser ont aussi le rayonnement de faisceau de Hertz.
(Source: DESY, Gesine Born)
Les chercheurs STEAM deux appareils dans une rangée. Ils ont d'abord la longueur comprimée du faisceau d'électrons incident d'environ 0,3 à 0,1 mm, et ensuite à travers un second dispositif de vapeur, le faisceau d'électrons accéléré est comprimé.
(Source: DESY, Gesine Born)
valeur
Dr Zhang a déclaré: « Ce programme doit être contrôlé au niveau de 1000000000000000 fraction de seconde, mais nous l'avons fait serait la propagation de l'énergie est réduite à un quart, et réduira l'émission d'un sixième. pour obtenir le meilleur à ce jour des paramètres de l'accélérateur de faisceau térahertz ".
l'énergie est un gain d'implantation d'énergie nette des électrons 55keV à 70keV. Dr Zhang a souligné: « Ceci est la première fois plus de 100% du regain d'énergie dans l'accélérateur conduit térahertz. » Le dispositif de couplage d'accélérateur traditionnel produit jusqu'à 200 millions de volts intensité maximale / m, à proximité du plus avancé, le plus puissant . Cependant, pour des applications pratiques, il est encore beaucoup de place à l'amélioration.
Dr Zhang a conclu: .. « Nos recherches montrent que la résistance à la compression du faisceau d'électrons est possible, même plus de trois fois plus élevé, plus térahertz énergie, Gigabit volts par mètre de gradient d'accélération semble également possible donc térahertz les promesses du concept d'être un accélérateur de conception petit choix plus pratique électronique ".
mot-clé
THz, l'électronique, l'accélérateur
Documents de référence
[1] Dongfang Zhang, Arya Fallahi, Michael Hemmer, Hong Ye, Moein Fakhari, Yi Hua, Huseyin Cankaya, Anne-Laure Calendron, Luis E. Zapata, Nicholas H. Matlis, Franz X. Kärtner. commande de phase femtoseconde à champ élevé térahertz entraîné ultrarapide sources d'électrons . Optica, 2019; DOI: 10,1364 / OPTICA.6.000872
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