Plazmová vlna urychlí

25.10.2019
Citace:
A.J.Gonsalves et al., Petawatt Laser Guiding and Electron Beam Acceleration to 8 GeV in a Laser-Heated Capillary Discharge Waveguide, Phys. Rev. Lett. 122, 084801, 2019, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.084801
Zdroj
Schematické znázornění urychlení plazmatickou vlnou. Safírová komůrka je světle šedomodrá, modrá znázorňuje profil elektronové hustoty v plazmatu, rozvlněná plazma je žluto-oranžovo-čevená, obr.Gennadiy Bagdasarov/Keldysh Institute of Applied Mathematics; Anthony Gonsalves and Jean-Luc Vay/Berkeley Lab.

Plasmová vlna urychlí na dráze 20 cm elektrony na energii 7,8 GeV, k čemuž klasický urychlovač potřebuje přes 90 m. Stávající urychlovače zvyšují rychlost a tím i energii elementárních částic pomocí elektrického pole. Pro získání velmi rychlých částic, z jejichž srážek můžeme vyčíst fundamentální informace o stavbě hmoty, potřebujeme urychlovat po příliš dlouhých, a tudíž nákladných drahách. Největší současný urychlovač, Large Hadron Collider poblíž Ženevy, potřebuje kruhovou dráhu o obvodu 27 km k urychlení částic na energii 6,5 TeV. Urychlovač pracující s plasmovou vlnou, bude-li sestrojen, by to mohl zvládnout na stovkách metrů. Otevřel by tím cestu ještě k výrazně vyšším energiím.

Elektrický výboj nejprve vytvoří v safírové komůrce z plynu plazma. Poté zahřívací laserový puls o délce 8 nanosekund ohřeje a sníží hustotu vnitřku oblaku plazmy, takže vznikne cosi jako speciální plazmový vlnovod. Další extrémně krátký laserový puls o trvání 4 x 10-14 s oblast nízké hustoty rozvlní, čímž vznikne extrémně silné elektrické pole. Urychlování může začít. První autor publikace Dr. Anthony Gonsalves z Lawrence Berkeley National Laboratory o budoucím směru výzkumu říká: „Další experimenty zaměříme na zpřesnění vstřikování elektronů do plazmatické vlny kvůli dosažení vysoké kvality paprsku a na spojení několika stupňů dohromady, abychom dosáhli ještě vyšších energii.“

Elektronvolt (eV) je jednotka energie mimo soustavu SI běžně užívaná v částicové fyzice, protože při vyjádření v joulech jde o velmi malá čísla. eV odpovídá kinetické energii, kterou získá elektron při urychlení ve vakuu napětím 1 V. Číselně 1 eV = 1,602176634 × 10-19 J.

Tomáš Vodička 29.10.2019: Zajímalo by mě, jestli by to šlo využít ke konstrukci iontového motoru. Pokud to dobře chápu, dalo by se dosáhnout vysokého Isp při malých rozměrech, nebo ne?

 
Odeslat komentář k článku "Plazmová vlna urychlí "



Opište text z obrázku:

Odeslat článek "Plazmová vlna urychlí " e-mailem

Diskuse/Aktualizace