O nouă tehnologie a accelerării de particule poate duce la elaborarea unei noi fizici. ”Este un rezultat frumos şi un prim pas important”

Acceleratoarele standard de particule se bazează pe cavităţi ale frecvenţelor radio, camere metalice care creează câmpuri electromagnetice oscilante care pot împinge particulele. Prin utilizarea undelor plasma, „încercăm să dezvoltăm un nou tip de tehnologie a acceleratoarelor”, a precizat Allen Cladwell de la Institutul de Fizică Max Planck din Munchen, Germania. Caldwell este purtătorul de cuvânt al colaborării AWAKE, care a descris rezultatele noului studiu în noul număr al revistei Nature.

Într-un experimente desfăşurat în laboratorul CERN din Geneva, cercetătorii au trimis impulsuri de protoni de energie ridicată printr-o plasmă, o stare a materiei în care electronii şi atomii încărcaţi pozitiv, numiţi ioni, se amestecă. Protonii fac ca electronii din plasmă să „se agite”, creând valuri care accelerează electronii adăugaţi ulterior plasmei. Aceşti electroni adăugaţi au ajuns la energii de până la 2 miliarde de electronvolţi (eV) pe o distanţă de 10 metri, relatează Science News.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

„Este un rezultat frumos şi un prim pas important”, a precizat Mark Hogan, fizician la SLAC National Accelerator Laboratory din Menlo Park, California, care studiază acceleratoarele cu unde plasma.

În trecut, savanţii au demonstrat potenţialul acceleratoarelor plasma de a creşte viteza electronilor folosind unde declanşate de un laser sau de un alt impuls de electroni, în loc de protoni precum în acest nou studiu. Avantajul noii metode este că, cel puţin teoretic, impulsurile de protoni pot purta mai multă energie decât laserele sau impulsurile de electroni, astfel că electronii acceleraţi de protoni pot ajunge la niveluri de energie mai ridicate într-un singur impuls de acceleraţie.

Totuşi, noul rezultat nu a ajuns la energia produsă în acceleratoarele plasma utilizate anterior. Studiul reprezintă doar primul pas, o demonstrare a conceptului care arată că impulsurile de protoni pot fi folosite în acceleratoarele undelor plasma.

Electronii de energie ridicată sunt utili în mod particular pentru fizica particulelor deoarece sunt particule elementare – nu sunt alcătuiţi din alte particule mai mici. Protonii, pe de altă parte, sunt alcătuiţi din quarci, ceea ce poate rezulta în coliziuni haotice. De asemenea, pentru că fiecare quarc are o mică parte din energia totală a protonului, doar o fracţie din această energie participă la coliziune. Drept comparaţie, electronii, fiind unitari, îşi pun toată energia în coliziuni. Dar este dificilă imprimarea la electroni a unei acceleraţii în mod direct. Dacă sunt puşi într-un inel de accelerator, aceştia îşi pierd energia rapid spre deosebire de protoni. De aceea, AWAKE a început cu protoni acceleraţi, utilizaţi pentru a „porni” electronii.

Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole:

Acceleratorul de Particule de la Geneva, cea mai complicată maşinărie creată de om

Acceleratorul de particule de la CERN va fi îmbunătăţit. Noua tehnologie are mari şanse să aducă descoperiri remarcabile

O mare DESCOPERIRE a acceleratorului de particule de la CERN, în urma unui experiment: ”Există ceva nou şi neaşteptat care se întâmplă”

Cu capul în acceleratorul de particule: povestea lui Anatoli Bugorski