Weltrekord für kompakten Beschleuniger

[Roboternetz-News]

Forscher am kalifornischen Berkeley Lab gelang die Konstruktion eines so genannten Laser-Plasma-Beschleunigers, mit dem Elektronen auf einer Strecke von nur neun Zentimetern auf eine Energie von 4,25 Gigaelektronvolt beschleunigt werden können. Eine solche Beschleunigung auf so kurzer Distanz entspricht einem Energiegradienten, der gut tausendmal höher als der konventioneller Teilchenbeschleuniger ist. Damit wurde ein Weltrekord gebrochen. Es wird erwartet, dass nun Experimente, für die bisher ein kilometerlanger Beschleuniger nötig war, im Labor auf einer Arbeitsplatte möglich werden.

Traditionelle Teilchenbeschleuniger wie etwa der berühmte LHC (Large Hadron Collider) in Genf mit seinem Umfang von 27 km beschleunigen Teilchen, indem ein elektrisches Feld entsprechend moduliert wird. Die maximale Beschleunigung liegt hier bei 100 MeV. Beim neuen Konzept sorgt ein kräftiger Laserimpuls in einer mit Plasma gefüllten Röhre für die Energie. Der Laser erzeugt dabei einen Kanal im Plasma, wodurch Wellen entstehen, die freie Elektronen „fangen“ und diese beschleunigen. Der bisherige Rekord wurde dabei mit einen Laser erreicht, der eine Leistungsspitze von enormen 1 PW hat.

Bild: Roy Kaltschmidt



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News Quelle: Elektor
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Neben der Arbeitsplatte braucht es dann ja doch noch ein Gebäude wo der PW Laser steht.
Die GSI in Darmstadt hat ja mit PHELIX so einen und klein (Arbeitsplattengröße) ist dann doch etwas anders.
Allerdings bezogen auf den Ring am LHC ist es doch schon kompakt.

[Manf]

Es wird erwartet, dass nun Experimente, für die bisher ein kilometerlanger Beschleuniger nötig war, im Labor auf einer Arbeitsplatte möglich werden.

Mal so grob im Überblick:
Mit kurzwelligen Röntgenstrahlen von geringer Bandbreite kann man entsprechend feine Strukturen untersuchen.
Man erzeugt diese Röntgenstrahlen mit Paketen von Elektronen die räumlich kompakt und von einheitlicher Energie sind, indem man sie durch ein Undulatorfeld schickt, ein Feld in dem die Richtung des magnetischen Feldes quer zur Flugrichtung 100 mal oder mehr wechselt.

Für diese Felder mit einer Periodenlänge von 4 cm benötigt man Elektronenpakete die nicht länger sind als 2 cm, also also 60 ps bei Lichtgeschwindigkeit. Die Elektronenpakete werden in Synchrotronringen für 4 GeV erzeugt, und man erzeugt damit (weiche) Röntgenstrahlen im Bereich von 2 nm.

Um atomare Auflösung zu erhalten benötigt man bisher Pakete mit Elektronen von 18 GeV und dafür baut man dann kilometerlange Beschleuniger. wie den SLAC Stanford Linear Accelerator. Mal sehen ob das mit dem kleinen auch einfacher geht.