Plazmada Dünya Rekoru: 20 cm’de 7,8 Milyar Elektronvolt’a Ulaşıldı

Evrenimizin temel yapısını anlamak için bilim insanları, elektronları ve karşıtlarını çarpıştırmak için yüksek hızlı parçacık çarpıştırıcıları oluşturmak istiyorlar. Bununla birlikte geleneksel teknolojiyle bu, yaklaşık 20 km uzunluğunda çok büyük ve pahalı bir makine gerektiriyor. Bu makinelerin boyutunu ve maliyetini azaltmak için parçacıkların ivmesinin artırılması şart.

Bir plazma dalgası, bu ivmeyi elektrik alan boyunca sağlayabilir. Bir lazer plazma hızlandırıcısında yoğun lazer darbeleri, geleneksel hızlandırıcılarda elde edilenden binlerce kez daha güçlü olabilen elektrik alanlı bir plazma dalgası oluşturmak için kullanılabiliyor.

Geleneksel teknolojiyle 91 metrelik bir plazmaya ihtiyaç duyuluyor:

Berkeley Laboratuvarı'ndan bir ekip, lazer plazma hızlandırıcıları tarafından üretilen enerji için önceki dünya rekorunu iki katına çıkardı ve 20 cm uzunluğunda bir plazmada 7,8 milyar elektronvolta kadar elektron ışınları üretti. Bu işlem, geleneksel teknolojileri kullanarak yapılsaydı tam 91 metrelik bir plazmaya ihtiyaç duyulacaktı**.**

Plazma kanalının elektron yoğunluk profili (mavi); safir bir tüpün içinde (gri), elektriksel boşalma ve ikinci uzun lazer darbesinin 8 milyarda biri (kırmızı, turuncu ve sarı) kombinasyonu ile oluşturuldu. Bu plazma kanalı, ikinci uzun lazerin 40 katrilyonunu yönlendirmek, plazma dalgaları üretmek ve elektronları 8 milyar elektronvolta çıkarmak için kullanıldı.

Bu işlem nasıl gerçekleşti?

Araştırmacılar, bu başarıyı yeni tip bir plazma dalga kılavuzu kullanarak lazer darbesinin doğal yayılımını önleyerek elde ettiler. Bu dalga kılavuzunda bir plazma oluşturmak için gazla doldurulmuş safir bir tüpte bir elektrik boşalması tetikleniyor ve bir lazer darbesi, ortadaki plazmanın bir kısmını delip, lazer ışığına odaklanmasını daha az yoğunlaştırıyor. Plazma kanalı, odaklanmış lazer darbelerini 20 cm'lik uzunluk boyunca iyi bir şekilde kapatacak kadar güçlü.

Dr. Anthony Gonsalves, “Isıtıcı ışın, sürücü lazer darbesinin yayılımını kontrol etmemizi sağladı. Bir sonraki deney, benzeri görülmemiş ışın kalitesini elde etmek için plazma dalgasına elektron enjeksiyonu üzerinde hassas kontrol elde etmeyi ve daha da yüksek enerjiye giden yolu göstermek için birden fazla aşamayı bir araya getirmeyi amaçlayacak” dedi.