Para comprender la naturaleza fundamental de nuestro universo, a los científicos les gustaría construir colisionadores de partículas que aceleren los electrones y sus equivalentes antimateria positrones a energías extremas hasta tera electronvoltios o TeV. Sin embargo, con la tecnología convencional, esto requiereuna máquina que es enormemente grande y costosa piense 20 millas de largo. Para reducir el tamaño y el costo de estas máquinas, se debe aumentar la aceleración de las partículas cuánta energía ganan en una distancia dada.
Aquí es donde la física del plasma podría tener un impacto dramático: una onda de partículas cargadas, una onda de plasma, puede proporcionar esta aceleración a través de su campo eléctrico. En un acelerador de plasma láser, se utilizan pulsos láser intensos para crear una onda de plasmacon campos eléctricos que pueden ser miles de veces más fuertes que los que se pueden obtener en los aceleradores convencionales.
Recientemente, el equipo del Centro BELLA de Berkeley Lab duplicó el récord mundial anterior de energía producida por aceleradores de plasma láser, generando haces de electrones con energías de hasta 7.8 mil millones de electronvoltios GeV en un plasma de 8 pulgadas de largo. Esto requeriríaaproximadamente 300 pies usando tecnología convencional.
Los investigadores lograron esta hazaña al contrarrestar la propagación natural del pulso láser utilizando un nuevo tipo de guía de ondas de plasma. En esta guía de ondas, se dispara una descarga eléctrica en un tubo de zafiro lleno de gas para formar plasma y un "calentador"el pulso láser perfora parte del plasma en el medio, haciéndolo menos denso para enfocar la luz láser. El canal de plasma es lo suficientemente fuerte como para mantener los pulsos láser enfocados bien confinados sobre la longitud del acelerador de 8 pulgadas.
"El haz del calentador nos permitió controlar la propagación del pulso láser del conductor", dijo el Dr. Anthony Gonsalves. "Los próximos experimentos tendrán como objetivo obtener un control de precisión sobre la inyección de electrones en la onda de plasma para lograr una calidad de haz sin precedentes, y parajuntar múltiples etapas juntas para demostrar el camino hacia una energía aún más alta "
Obtener la próxima generación de colisionadores de electrones-positrones con energías TeV requerirá vincular una serie de aceleradores de plasma láser, y cada etapa dará un impulso de energía a las partículas. El logro del Laboratorio Berkeley es emocionante porque 7.8 GeV es sobre la energía necesaria para estosetapas para ser eficiente.
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Materiales proporcionado por Sociedad Estadounidense de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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