Schnitt die Kosten der Ausführung von Beschleuniger-Basierten Wissenschaftlichen Experimenten

Published on June 25, 2009 at 8:16 PM

Die fassungslosen Berkeley-Laborwissenschaftler die Welt im Jahre 2006 als sie sie prüften, konnten Elektronen zu den Hochenergien (1 GeV oder zu Milliarde Elektronvolt) in einem Abstand von Zentimeter eher als Hunderte von den Metern sehr beschleunigen. Unter Verwendung der gleichen Konzepte planen jene Wissenschaftler, das Projekt zur folgenden Stufe zu nehmen und einen Laser-basierten Beschleuniger aufzubauen, der zu zapping Elektronenstrahlen zur Energie fähig ist, die 10 GeV in einem Abstand von gerade einem Meter überschreitet.

Wim Leemans ist der Projektleiter von BELLA, ein geplanter Laser-Plasmabeschleuniger, der $20 Million von der Amerikanischen Bergungs-und Neuanlagen-Tat empfängt.

Wenn sie in ungefähr vier Jahre beendet werden, zeigen der Berkeley-LaborLaser-Beschleuniger oder BELLA, das Versprechen einer neuen und kompakten Methode der Beschleunigung von energiereichen Partikeln, indem sie eine Reihe synchronisierte Laser-Anlagen ausnutzen. Die Ergebnisse sind von den Zinsen nicht nur zu den energiereichen Partikelphysikern aber auch zu den Chemikern, zu den Biologen, zu Doktoren und zu den Staatssicherheitsbeamten.

BELLA, das $20 Million in der Finanzierung von der Amerikanischen Bergungs-und Neuanlagen-Tat empfängt, war das einzige Wissenschaftsprojekt auf der Liste für Berkeley-Labor, als das Energieministerium $115,8 Million in der Bergungs-Tatenfinanzierung für das Labor im März ankündigte. Der Rest wird für Bau und Verbesserungen des Büro- und Laborplatzes und für das Aufbauen eines Prototyphochgeschwindigkeitsdatennetzes zugeordnet. (Für mehr über die Investitionsvorhaben, klicken Sie hier.)

Mit einem Gesamtbudget von ungefähr $28 Million, wird BELLA erwartet, um ungefähr 50 Jobs zu erzeugen. Dass Arbeitskräfte vor Ort, wie Laser-Techniker, Ingenieure und Bau enthält, teams, um das Gebäude, das den Laser unterbringt, und die externen Arbeitskräfte bei den Firma auszubauen, die die unterstützenden Anlagen liefern. Ungefähr $7 Million gehen in Richtung zum Bau und zur Sicherheit; der Rest geht in Richtung zum Verschaffen des Lasers und des alles, die benötigt werden, um es, wie optische, Diagnose- und andere technische Anlagen zusammenzubauen und auszuführen. Die gesamte Anlage wird in einem Altbau an Berkeley-Labor untergebracht, das rekonfiguriert und ausgebaut wird, um einen Reinraum, neuen einen Laser-Laborplatz und eine zusätzliche Abschirmung zu umfassen.

Projektleiter Wim Leemans hat viel seiner fast 18 Jahre an den Berkeley-Laborgebäudelasern und der Funktion mit Laser-Beschleunigern verbracht. Zusammenarbeitend mit Simon-Hooker University of Oxfords, erzielten er und Bauteile seiner Gruppe einen bedeutenden Durchbruch, im Jahre 2006 als sie den Weltrekord für Beschleunigung Laser-wakefield, eine Technik brachen, in der Partikel durch Wellen im Plasma beschleunigt werden, das durch intensive Impulse von Laserlicht erzeugt wird. Unmittelbar nach dem Laser-Impuls surfen Elektronen die Wellen des ionisierten Gases. Leemans und Mitarbeiter verwendeten dieses Konzept, um Elektronenstrahlen zur Energie von mehr als 1 GeV in einem Abstand von gerade 3,3 Zentimeter zu beschleunigen. Vergleichen Sie das mit der Linearer Beschleuniger-Mitte Stanfords oder SLAC, das 2 Meilen (3,2 Kilometer) zu den Auftriebselektronen bis 50 GeV nimmt.

Obgleich der Hauptzweck des Projektes, eine neue Generation von kompakteren Beschleunigern für Hochenergiephysikforschung zu entwickeln ist, hat Laser-Plasma wakefield Technologie einige mögliche Anwendungen. Ein multi--GeV Träger könnte zum hoch-eingestellten worden Erzeugnis, die energiereichen Photonen verwendet werden, die Fracht auf eine zerstörungsfreie Art eindringen konnten und Inspektoren erlauben, entfernt „sehen“ innerhalb eines Pakets, das für Staatssicherheit in hohem Grade nützlich sein würde. BELLA konnte auch verwendet werden, um Freielektron Laser aufzubauen (FEL). Wie alle Laser strahlen FELs Energielichtstrahlen aus. Aber anders als herkömmliche Laser, lassen sie ein anderes Set Prinzipien laufen, die sie in hohem Grade melodisch machen. Deswegen kann Eigentum, Freielektron Laser außerordentlich wertvolle Hilfsmittel für Materialwissenschaftler, -chemiker, -biologen und -forscher auf den verschiedenen Gebieten zur Verfügung stellen, die auf Problemen in der grundlegenden Energieforschung arbeiten und sie ultrashort prüfen lassen, nanoscale Phänomene. Ihr tunability macht sie auch nützlich für medizinische Diagnose.

Schließlich mit etwas Modifikation, könnte BELLA einen schmalen Bandweiteröntgenstrahlträger produzieren, der verwendet werden könnte, um sehr hochauflösende Röntgenstrahlbilder für medizinischen Gebrauch zu nehmen. Wenn die Lasertechnologie, die die Laser-Plasmabeschleuniger treibt, auf dem Verbessern hält, indem sie weniger teuer und kompakter wird, könnte es ein Tag eine Alternative zu den herkömmlichen Röntgenmaschinen sein und eine neue Technik für bessere Bilder mit verringerter Röntgenstrahldosis anbieten.

Laser-Plasmabeschleuniger haben das Potenzial, die Kosten der Ausführung von den Beschleuniger-basierten wissenschaftlichen Experimenten drastisch zu schneiden wegen ihrer viel verringerten Größe, die mit herkömmlichen Beschleunigern der gleichen Energie verglichen wird. Während es möglicherweise Jahrzehnte ist, bevor ein Laser-Plasmabeschleuniger für grundlegende Physikforschung aufgebaut wird, stellt BELLA einen wesentlichen Schritt hin zu der Untersuchung dar, wie stärkere Beschleuniger der Zukunft möglicherweise kompakter wären. Anlagen wie BELLA halten das Versprechen des Ermöglichens eines Tischplattebeschleunigers mit Partikelenergie in den zehn von GeV-Reichweite an, die genug für eine große Auswahl von Anwendungen kompakt und erschwinglich sein konnten.

Auf der internationalen Stufe ist Plasma wakefield Beschleunigerforschung in hohem Grade wettbewerbsfähig. Gruppen in GROSSBRITANNIEN und im Frankreich arbeiten fieberhaft zum Besten Satzgruppe durch Leemans' Gruppe im Jahre 2006. China hat für es auch ein prioritärer Wachstumsbereich gehalten. „Jeder, das versucht, an 10 GeV jetzt zu gelangen,“ sagte Leemans. „Es ist eine große Sache. Wenn das Projekt entsprechend Zeitplan geht, haben wir die beste Technologie, zum er zuerst zu tun.“

Last Update: 14. January 2012 02:19

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