Los grupos de electrones más cortos jamás producidos han surgido en una investigación realizada por científicos de la Universidad de Strathclyde.
Los racimos se produjeron al enfocar un pulso láser de alta potencia en un chorro de gas de helio supersónico. Estas 'balas' de partículas cargadas tienen una longitud que es 300 de la anchura de un cabello y se desplazan a una velocidad cercana a la deligero. También son 10 veces más cortos que los producidos a partir de aceleradores convencionales.
El grupo de investigación Strathclyde lidera los esfuerzos para aprovechar el plasma, el medio ubicuo que forma la mayor parte del universo, para lograr un avance científico significativo. El trabajo es parte del ALPHA-X Aceleradores avanzados basados en láser hacia X-rays, dirigido por el profesor Dino Jaroszynski del Departamento de Física de Strathclyde, cuyo objetivo es crear la primera fuente de rayos X coherente de sobretosegundos de sobremesa.
El estudio ha sido publicado en el Nueva revista de física .
El profesor Jaroszynski dijo: "El plasma es materia completamente descompuesta, que se separa en iones cargados positivamente y electrones muy ligeros y móviles que responden fácilmente a los campos láser".
"Esta nueva investigación se basa en los primeros resultados pioneros del proyecto ALPHA-X, en el que las ondas de plasma impulsadas por láser se utilizan para acelerar los electrones a altas energías, de la misma manera que un surfista gana impulso a partir de una ola marina yeventualmente surfea la ola.
"Han transcurrido 10 años desde la publicación inicial ALPHA-X de lo que se conoce como los papeles" Dream Beam "en Nature para producir y medir estos racimos de electrones ultracortos".
Uno de los desafíos a los que se enfrentaron el profesor Jaroszynski y su equipo fue medir la duración de los breves haces de electrones del acelerador láser Wakefield. Al pasar el haz de electrones a través de una lámina de aluminio ultradelgada y medir el espectro de la luzemitidos desde la lámina a medida que los electrones pasan a través de ella, establecieron que la duración del grupo de electrones era mucho más corta de lo esperado inicialmente. La luz emitida desde la lámina se conoce como Radiación de Transición Coherente CTR, que se emite cuando los electrones en la lámina son"pateado" por el campo electrostático del grupo de electrones a medida que pasan.
Para resolver el enigma de por qué los racimos de electrones son tan cortos, los investigadores desarrollaron una nueva teoría que explica por qué los electrones de plasma solo se inyectan brevemente en el acelerador. Mostraron que las corrientes de electrones se cruzan en la parte posterior de la 'burbuja' del aceleradorcausar una acumulación de carga en esa región, que golpea los electrones en el acelerador, de la misma manera que un grupo de esquiadores puede encontrar repentinamente magnates de nieve que crecen en altura durante un breve período, desviando a algunos esquiadores agrupados mientras que otros puedenatravesar.
El profesor Jaroszynski dijo: "La interacción de pulsos láser intensos con la materia está dando lugar a oportunidades para investigar nuevas físicas y desarrollar aceleradores altamente compactos y fuentes de rayos X".
"Los resultados recientemente publicados son importantes para desarrollar una nueva generación de fuentes compactas de rayos X de attosegundos que serían extremadamente útiles para los científicos e industriales que analizan la estructura de la materia en escalas temporales de la vibración de las moléculas y el movimiento de los electrones en los átomos y las moléculas. Esta nueva herramienta para la investigación podría tener un impacto significativo en la ciencia ".
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Materiales proporcionados por Universidad de Strathclyde . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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