Vznikol spomalením svetla: Vedci vytvorili prelomový vreckový urýchľovač častíc

Vedci na univerzite v anglickom Manchesteri vyvinuli „vreckový“ urýchľovač častíc. Ide o prelomový objav, ktorý by svoje uplatnenie mohol nájsť nielen vo vedeckej, ale i v komerčnej sfére, informoval web samotnej univerzity.

Vreckový urýchľovač predstavuje unikátnu technológiu využitia lasera na generovanie terahertzových pulzov. Zostrojený urýchľovač je tak ďalším zariadením, od ktorého sa očakáva, že vyplní takzvanú „Terahertzová priepasť“. Tá svoje pomenovanie získala vďaka nedostatku funkčných zariadení, ktoré by dokázali pracovať s vlnami v rozsahu 0,1 – 10 THz.

Terahertzové žiarenie spadá pod oblasť elektromagnetického žiarenia medzi mikrovlnným a infračerveným žiarením, čo zodpovedá elektromagnetickému vlneniu medzi 0,3 – 3 THz. Pretože terahertzové žiarenie začína pri vlnovej dĺžke približne 1 mm a pokračuje do kratších vlnových dĺžok (do 0, 1 mm), je niekedy známe aj ako submilimetrové žiarenie.

Spomalenie svetla

Vedci pri vývoji tejto prelomovej technológie museli spomaliť svetlo pomocou špeciálne navrhnutej kovovej štruktúry, pokrytej veľmi tenkou vrstvou kremeňa tak, aby zodpovedalo rýchlosti elektrónov. Výsledkom spomalenia bol už spomínaný vreckový urýchľovač častíc, ktorý je schopný prostredníctvom laserového svetla vyžarovať ultrakrátke elektrónové lúče pohybujúce sa takmer rýchlosťou svetla.

UoM-Vasileios Georgiadis

Zariadenie taktiež dokáže merať a manipulovať so zväzkami elektrónov v čase kratšom ako 10 femtosekúnd (0,000 000 000 000 01 sekundy). Všetky merania a dosiahnuté výsledky sú publikované v žurnále Nature Photonics.

Riadené zrýchľovanie laserových lúčov na terahertzovej nosnej frekvencii, predstavuje míľnik vo vývoji nových prístupov k urýchľovačom častíc, sú totiž až stokrát vyššie ako elektromagnetické frekvencie využívané v konvenčných urýchľovačoch častíc.

Zdroj dlhých impulzov s úzkym rozsahom frekvencií

Podľa šéfa celého projektu, Morgana Hibberda, bolo najväčšou výzvou zosúladiť rýchlosť pohybu terahertzovej nosnej vlny a elektrónových lúčov, ktoré sa pohybovali rýchlosťou predstavujúcou až 99,99 % rýchlosti svetla. Obe uvedené rýchlosti vedci zosúladili zostrojením špeciálneho zdroja terahertzových vĺn, ktorý produkoval oproti bežným zdrojom pomerne dlhé impulzy, avšak s úzkym rozsahom frekvencií.

V súčasnosti vedecký tím pracuje už na ďalšej vývojovej etape vreckového urýchľovača častíc. V nej sa očakáva zvýšenie účinnosti zdroja terahertzových vĺn, čo pri zachovaní rovnakej kvality laserového lúča znamená oveľa väčšie energetické zisky.

Podľa vynálezcov zariadenia takéto malé, kompaktné a hlavne lacné urýchľovače znamenajú prísľub do budúcnosti. Podobné malé urýchľovače by totiž mohli nájsť široké uplatnenie v časticovej fyzike, rádioterapii, ale aj v skeneroch na letiskách či v iných zariadeniach vyžadujúcich vysokú úroveň bezpečnosti.

Ide tak už o ďalší špeciálny urýchľovač častíc, o ktorom sme informovali v priebehu tohto roka. Tým prvým bol kremíkový čip, ktorý dokáže urýchliť elektróny na vysokú rýchlosť vo vzdialenosti menšej ako je šírka ľudských vlasov.

Čítajte viac z kategórie: Novinky