Uluslararası bir işbirliği, STFC’nin merkezi lazer tesisinde ultra kısa parçacık ışınlarını ölçmek için yeni bir teşhis tekniği geliştirdi. Bu işbirliği Michigan Üniversitesi ve Kraliçe Üniversitesi Belfast tarafından yönetilmektedir. Araştırma, kilometre uzunluğundaki parçacık hızlandırıcılarına kompakt alternatifler geliştirmede önemli bir zorlukla ilgilidir.
Viral ölçekte görüntüleme için lazer benzeri X-ışınları üreten mevcut X-ışını serbest elektron lazerleri (XFELS), kilometreler boyunca gerilen tesisler gerektirir. Bu kurulumlar, birçok kurumun barındıramayacağı önemli kaynaklar ve alan gerektirir.
Laser-Wakefield Hızlanma Teknolojisi, bir laboratuvar bankına sığacak kadar küçük cihazlarda benzer yetenekler oluşturma potansiyeli sunar. Bu yaklaşım, elektronların ve iyonların ayrıldığı madde olan yoğun, ultra kısa bir lazer darbesini plazmaya odaklayarak çalışır.
Lazer, elektronları iyonlardan yerinden eder, elektronların lazer darbesinin arkasındaki dalga desenlerinde salınmasına neden olan bir elektrik alanı oluşturur, tıpkı dalgalar tarafından itilen bir sörfçü gibi. Bu dalgalar, geleneksel hızlandırıcılardan daha kısa mesafelerde yüksek enerjilere partikülleri hızlandırabilir.
Ölçüm zorluklarının üstesinden gelmek
Ortaya çıkan parçacık kirişlerinin ölçülmesinin, kısa süreleri nedeniyle zorlayıcı olduğu kanıtlanmıştır, bir insan saçının genişliğini geçmek için ışık gerektirdiğinden daha az sürer. Geleneksel ölçüm teknikleri bu zaman çizelgeleri için yetersizdir. STFC ekibinin çözümü, parçacıkları az miktarda saptırmak için lazer ışığının kullanılmasını içerir.
Araştırmacılar, bu sapmaları ölçerek ve lazer alanı salınımlarını analiz ederek aynı anda bireysel elektronların pozisyonunu ve enerjisini belirleyebilirler. Bu ikili ölçüm özelliği, bu ultra kısa parçacık kirişlerini anlamak ve kontrol etmek için temel bir gereksinimi ele almaktadır.
Bilimsel erişimin genişletilmesi
STFC Central Lazer Tesisinde yeni hızlandırıcılar başkanı Profesör Rajeev Pattathil, önemi açıklıyor: “Lazer güdümlü plazma hızlandırıcıları, XFEL’ler gibi gelişmiş ışık kaynaklarının bu teknolojiye dayanarak tasarlandığı bir seviyeye olgunlaşıyor. Bu, bunun içindeki enerji, bu zamanın enerjinin, bu zamansal ölçümün anladığı, bu zamansal ölçümün anladığı, bu zamanın anladığı.
“CLF’nin Gemini lazer sistemini kullanarak, işbirliği bu ölçümü mümkün kılan bir teşhis tekniği buldu. Bu, lazer güdümlü hızlandırıcılara dayanan gelecekteki ışık kaynaklarına doğru büyük bir adım.”
Teşhis yöntemi, X-ışını kaynaklarını büyük ölçekli hızlandırıcı tesislerine uyum sağlayamayan üniversiteler ve araştırma kurumları için daha erişilebilir hale getirmeye yönelik önemli bir adımdır. Bu tür kompakt cihazlar yapısal biyoloji, malzeme bilimi ve tıbbi görüntüleme konusunda yeni araştırmalar sağlayabilir.
Araştırma, STFC’nin ileri bilimsel enstrümantasyon geliştirme ve İngiltere’nin hızlandırıcı bilim ve teknolojideki konumunu destekleme konusundaki taahhüdünü gösteriyor. Daha fazla kurumun X-ışını yeteneklerine erişmesini sağlayarak, bu gelişme şu anda bu alanlardaki araştırma fırsatlarını sınırlayan altyapı engellerini azaltabilir. Bu ilerleme, yüksek enerjili fizik araştırmaları ve ileri görüntüleme uygulamalarını bilimsel topluluk için daha yaygın hale getirme çabalarına katkıda bulunmaktadır.
