Un esquema de aceleración de iones impulsado por láser, desarrollado en una investigación dirigida por la Universidad de Strathclyde, podría conducir a fuentes de iones compactas para aplicaciones establecidas e innovadoras en ciencia, medicina e industria.
La aceleración de protones a energías en el rango de 100 mega-electrones-voltios se logró al excitar un esquema de aceleración de iones híbrido en un objetivo de lámina ultradelgada irradiado por un pulso láser intenso.
Los resultados de la investigación podrían tener implicaciones importantes para avanzar en aceleradores de iones impulsados por láser más pequeños, más baratos y sus muchas aplicaciones potenciales. El estudio ha sido publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
El profesor Paul McKenna, del Departamento de Física de Strathclyde, lidera el proyecto. Dijo: "Los aceleradores accionados por láser tienen un potencial transformador, debido a su naturaleza compacta y las propiedades únicas de los haces de partículas y radiación producidos".
"Varias de las aplicaciones prometedoras de iones acelerados por láser requieren que se incrementen las energías iónicas. Nuestra demostración de la aceleración iónica de alta energía impulsada por un mecanismo de aceleración híbrido abre una nueva ruta potencial para mejorar y controlar las fuentes de iones impulsadas por láser"
Los aceleradores de partículas han tenido un profundo impacto en la ciencia y la sociedad. Son la base de enfoques innovadores para el tratamiento del cáncer, son herramientas invaluables en la ciencia de los materiales y la biología, y son impulsores de experimentos de física de alta energía, como los que confirmaron la existenciadel bosón de Higgs. Las partículas cargadas se aceleran convencionalmente en campos eléctricos producidos en cavidades de radiofrecuencia. La intensidad del campo está limitada por la ruptura eléctrica, lo que significa que se requieren grandes estructuras para acelerar las partículas a altas energías.
Durante la última década, los láseres de alta potencia se han convertido en un nuevo impulsor de fuentes potencialmente compactas de iones y electrones de alta energía. Al enfocar la luz láser en el plasma se producen campos eléctricos extremadamente altos y, por lo tanto, la aceleración de las partículas se produce en un corto período de tiempo -típicamente, aproximadamente 1000 veces más corto que un acelerador de cavidad de radiofrecuencia para la misma energía de partículas.
El profesor McKenna dijo: "Uno de los principales desafíos para acelerar los iones utilizando láseres intensos es que los procesos ultrarrápidos que ocurren durante la corta duración del pulso láser pueden dificultar la optimización de un mecanismo de aceleración individual. Sin embargo, como se muestra en nuestra investigación, esto también puede dar paso al desarrollo de esquemas híbridos que involucran dos o más mecanismos de aceleración, que pueden permitir grados adicionales de control sobre las propiedades finales del haz de iones ".
El estudio fue realizado por un equipo de investigadores colaboradores de la Universidad de Strathclyde, la instalación láser central STFC, la Universidad Queen's de Belfast y la Universidad Shanghai Jiao Tong.
La investigación está respaldada por fondos del EPSRC Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas y el experimento se realizó en el sistema láser de petawatt Vulcan del Reino Unido en la Instalación Láser Central del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología STFC en Oxfordshire. Se realizaron simulacionesutilizando las computadoras de alto rendimiento ARCHIE-WeSt Strathclyde y ARCHER Edimburgo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Strathclyde . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :