Kompaktne gaasipedaal toodab kümneid miljardeid elektronvolte energiat, lastes elektronidel laseri kiiluvees surfata

Osakeste gaasipedaalidel on suur potentsiaal pooljuhtrakenduste, meditsiinilise pildistamise ja teraapia ning materjalide, energia ja meditsiiniliste uuringute jaoks. Kuid traditsioonilised gaasipedaalid nõuavad töötamiseks palju ruumi, on väga kallid ja saadaval vaid mõnes riiklikus laboris ja ülikoolis. Ajakirja Matter and Radiation in Extreme Conditions viimase numbri kohaselt on teadlaste meeskond, sealhulgas Austini Texase ülikool, demonstreerinud vähem kui 20 meetri pikkust kompaktset osakeste gaasipedaali, mida nimetatakse Advanced Laser Tail Field Accelerator, mis toodab elektronkiir energiaga 10 miljardit elektronvolti.
USA-s on praegu ainult kaks gaasipedaali, mis suudavad saavutada nii kõrge elektronenergia, kuid mõlemad on 3 kilomeetrit pikad. Nüüd saavad teadlased kambris 10 sentimeetri raadiuses saavutada nii kõrge energia.
Laser-äratusvälja gaasipedaalid põhinevad heeliumgaasi tulistamise põhimõttel ülivõimsa laseriga, mis soojendab selle plasmaks ja tekitab laineid, mis löövad gaasist elektronid välja, luues suure energiaga elektronkiire. Seda kontseptsiooni on laialdaselt tutvustatud alates selle väljapakumisest 1979. aastal.
Seekord tugineb uurimisrühma peamine edu nanoosakestele. Abilaser lööb vastu gaasikambri sees olevat metallplaati, mis süstib metalliliste nanoosakeste voogu, mis suurendab lainest elektronidele ülekantavat energiat.
Laser, nagu paat, mis libiseb järve pinda, jätab kiilu ja elektronid sõidavad selle plasmalainega nagu ärkvelsurfar. Teadlased võrdlevad seda surfari raskustega kontrollimatult lainele sattumisel, nii et tavaliselt tõmbab mootorpaat surfari laine sisse. Uues gaasipedaalis on nanoosakesed samaväärsed mootorpaadiga, vabastades oma elektronid õigel hetkel ja õigel ajal, nii et nad kõik saavad sabalainel "surfata".
Teadlased kasutasid oma katsetes üht maailma võimsaimat impulsslaserit Texas Tile Laser, mis kiirgab ülivõimsat valgusimpulssi kord tunnis, kuid kestab vaid 150 femtosekundit.
Meeskond uurib praegu oma gaasipedaali kasutamist erinevatel eesmärkidel, näiteks kosmoseelektroonika kiirgusele vastupidavuse testimiseks, kiibikujunduse 3D-siseosade pildistamiseks ja isegi uute vähiravi ja täiustatud meditsiinilise pildistamise tehnikate väljatöötamiseks.
Gaasipedaali saab kasutada ka röntgenikiirguse vabaelektronlaseri toiteks – seade, mis suudab filmida aegluubis filme aatomi- või molekulaarmastaabis sündmustest, nagu ravimite ja rakkude vastastikmõjud, tulekahju tekitavad muutused akus. alguseks päikesepaneeli sees toimuvad keemilised reaktsioonid ja viis, kuidas viirusvalgud rakku nakatades kuju muudavad.