Il-pedala tal-gass kompatta tiġġenera għexieren ta' biljuni ta' elettron-volts ta' enerġija billi tħalli l-elettroni tisserfja fid-dawl tal-laser

Il-pedali tal-gass tal-partiċelli għandhom potenzjal kbir għal applikazzjonijiet ta 'semikondutturi, immaġini mediċi u terapija, u materjali, enerġija u riċerka medika. Iżda l-pedali tal-gass tradizzjonali jeħtieġu spazju kbir biex joperaw, huma għaljin ħafna, u huma disponibbli biss fi ftit laboratorji u universitajiet nazzjonali. Skont l-aħħar ħarġa tal-ġurnal Matter and Radiation in Extreme Conditions, tim ta’ riċerkaturi inkluż l-Università ta’ Texas f’Austin wera pedala tal-gass tal-partiċelli kompatti ta’ inqas minn 20 metru fit-tul imsejħa Advanced Laser Tail Field Accelerator, li tipproduċi raġġ ta 'elettroni b'enerġija ta' 10 biljun volt ta 'elettroni.
Bħalissa hemm biss żewġ pedali tal-gass fl-Istati Uniti li jistgħu jilħqu enerġiji elettroniċi daqshekk għoljin, iżda t-tnejn huma twal 3 kilometri. Issa, ir-riċerkaturi jistgħu jiksbu tali enerġiji għoljin f'kamra fi ħdan 10 ċentimetri.
Il-pedali tal-gass tal-wake field tal-laser huma bbażati fuq il-prinċipju tal-isparar tal-gass tal-elju b'laser estremament qawwi li jsaħħan fi plażma u joħloq mewġ li jħabbat l-elettroni mill-gass, u joħloq raġġ ta 'elettroni ta' enerġija għolja. Il-kunċett ġie ppubbliċizzat ħafna minn meta ġie propost fl-1979.
Din id-darba, l-avvanz ewlieni tat-tim tar-riċerka jiddependi fuq nanopartiċelli. Lejżer awżiljarju jolqot pjanċa tal-metall ġewwa l-kamra tal-gass, li tinjetta fluss ta 'nanopartiċelli metalliċi li jtejjeb l-enerġija trasferita mill-mewġ għall-elettroni.
Il-lejżer, bħal dgħajsa xkumat il-wiċċ ta 'lag, iħalli qawmien, u l-elettroni jirkbu din il-mewġa tal-plażma bħal surfer wake. Ir-riċerkaturi jqabblu dan mad-diffikultà ta 'surfer li jidħol f'mewġa mhux ikkontrollata, għalhekk tipikament dgħajsa bil-mutur se jkaxkru lis-surfer fil-mewġ. Fil-pedala tal-gass il-ġdida, in-nanopartiċelli huma l-ekwivalenti ta 'dgħajsa bil-mutur, li jirrilaxxaw l-elettroni tagħhom fil-punt it-tajjeb u fil-ħin it-tajjeb, sabiex ikunu jistgħu kollha "jisserfjaw" il-mewġa tad-denb.
Fl-esperimenti tagħhom, ir-riċerkaturi użaw wieħed mill-lejżers pulsati l-aktar qawwija fid-dinja, il-Texas Tile Laser, li jarmi polz ta 'dawl ultra qawwi darba fis-siegħa, iżda jdum biss 150 femtoseconds.
It-tim bħalissa qed jesplora l-użu tal-pedala tal-gass tagħhom għal varjetà ta 'skopijiet, bħall-ittestjar tal-kapaċità tal-elettronika spazjali li jiflaħ ir-radjazzjoni, ir-ritratti tal-interni 3D tad-disinji taċ-ċippa, u anke l-iżvilupp ta' terapiji ġodda tal-kanċer u tekniki avvanzati ta 'immaġini mediċi.
Il-pedala tal-gass tista’ tintuża wkoll biex tħaddem laser bl-elettron ħieles tar-raġġi X, apparat li jista’ jieħu films bil-mod ta’ avvenimenti fuq skala atomika jew molekulari bħal interazzjonijiet maċ-ċelluli tad-droga, bidliet ġewwa batterija li jikkawżaw nar biex tibda, reazzjonijiet kimiċi ġewwa pannell solari, u l-mod kif il-proteini virali jibdlu l-forma hekk kif jinfettaw ċellula.