L'énergie du laser dans le plasma est émis après que va disparaîtra?

Dans l'étude publiée récemment à l'Université de Strathclyde, il a résolu les problèmes en suspens de l'énergie du laser dans le plasma après l'incident.

L'étude a découvert que les mêmes forces qui produisent une bulle dans le plasma dans l'accélérateur de wakefield de laser-plasma produisent deux autres faisceaux d'électrons à faible énergie mais à charge élevée simultanément avec un faisceau à haute charge de haute énergie. Ces faisceaux de charge élevés peuvent avoir une charge mille fois plus élevée que le faisceau haute énergie.

Le plasma, l'état dans lequel presque tout l'univers existe, peut supporter des champs électriques qui sont de 1 000 à 10 000 fois plus élevés que dans les accélérateurs classiques, simplement en séparant les particules chargées positives et négatives qui composent le milieu plasma quasi neutre .

Ceci peut facilement être réalisé en utilisant une impulsion laser intense, dont la légère pression pousse les électrons hors de son chemin, laissant derrière lui les ions beaucoup plus lourds qui restent en place et exercent une force attractive sur les électrons déplacés. Les électrons déplacés oscillent alors autour des ions stationnaires, entraînant un sillage derrière l'impulsion laser, de la même manière que le sillage derrière un bateau.

Parce que l'impulsion laser se déplace à une vitesse proche de celle de la lumière dans le vide, le sillage peut suivre et accélérer les particules chargées rapidement à des énergies très élevées, sur des longueurs extrêmement courtes.

( venir de laser champ radar accélérateur de électronique analogique Slingshot.)

Le document de recherche, intitulé Trois faisceaux d'électrons issus d'un accélérateur de sillage au laser et de la question de répartition de l'énergie, a été publié dans Scientific Reports.

Le professeur Dino Jaroszynski, du département de physique de Strathclyde, a dirigé l'étude. Il a déclaré: «L'impulsion laser intense que nous avons utilisée et l'accélération du sillage qu'elle crée, conduisent à un accélérateur laser très compact de millimètres de long, plutôt que de dizaines de mètres de long, pour un accélérateur conventionnel équivalent. Le sillage plasma forme quelque chose comme un accélérateur Van de Graaf en forme de bulle, laser-motorisé miniature, qui se déplace à proximité de la vitesse de la lumière.

Une partie de l'énergie laser est convertie en énergie électrostatique de la bulle de plasma, qui a un diamètre de plusieurs microns. Les accélérateurs conventionnels stockent leur énergie micro-ondes dans les cavités en cuivre ou en supraconducteurs, qui ont une capacité de transport d'énergie limitée.

Une énigme intéressante qui n'a pas été considérée avant est la question de savoir où l'énergie laser va après avoir été déposé dans le plasma. Nous savons où une partie de cette énergie va à cause de la présence d'électrons de haute énergie émis dans un faisceau étroit dirigé vers l'avant.

L'un de ces faisceaux est émis par une action d'élingue dans un large cône dirigé vers l'avant, avec plusieurs énergies de MeV (méga électron-volt) et charge au niveau des nanocoulombs. Paradoxalement, un autre faisceau est émis dans l'arrière Mais une énergie d'environ 200 keV (kilo électron volt). Ces faisceaux transportent une quantité importante d'énergie de la bulle de plasma.

Il est intéressant de constater que répondre à une question très fondamentale - où l'énergie laser va? - donne des réponses surprenantes et paradoxales. L'introduction d'une nouvelle technologie, comme l'accélérateur laser-wakefield, peut changer la façon dont nous pensons aux accélérateurs. Le résultat est une source très nouvelle de plusieurs faisceaux de particules de charge émis simultanément.

Mon groupe de recherche a montré que l'accélérateur Wakefield produit trois faisceaux, dont deux sont de faible énergie et de charge élevée, et le troisième, de haute énergie et faible charge.

Le Dr Enrico Brunetti, chercheur au département de physique de Strathclyde et membre du groupe de recherche, a déclaré: «Ces faisceaux peuvent fournir un flux élevé d'électrons ou de photons bremsstrahlung sur une grande surface qui peut être utilisé pour des applications d'imagerie ou Pour l'étude des dommages causés par les rayonnements dans les matériaux. Si elles ne sont pas correctement déversées, elles peuvent cependant avoir des effets secondaires indésirables, comme causer des dommages à l'équipement placé près de l'accélérateur.

"Ceci est une préoccupation particulière pour les accélérateurs plus longs, qui utilisent souvent des guides d'ondes plasma à base de capillaires pour guider le faisceau laser sur de longues distances. Ces faisceaux de charge à faible énergie et à forte charge transportent également une grande quantité d'énergie loin du plasma, fixant une limite à l'efficacité des accélérateurs laser-wakefield.

C'est une question qui doit être prise en compte dans la conception et la construction futures des accélérateurs laser-wakefield."

Cet article provient de [phys org]

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