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Cortando Los Costos de Realizar Experimentos Científicos Acelerador-Basados

Published on June 25, 2009 at 8:16 PM

Los científicos del Laboratorio de Berkeley aturdieron el mundo en 2006 cuando probaron que podrían acelerar electrones a las energías muy altas (1 GeV, o a mil millones electronvoltios) en una distancia de centímetros bastante que centenares de contadores. Usando los mismos conceptos, esos científicos proyectan llevar el proyecto el nivel siguiente y construir un acelerador laser-basado capaz de zapping haces electrónicos a las energías que exceden de 10 GeV en una distancia de apenas un contador.

Wim Leemans es el arranque de cinta de proyecto de BELLA, un acelerador previsto del plasma del laser que reciba $20 millones del Acto Americano de la Recuperación y de la Reinversión.

Cuando está terminado en cerca de cuatro años, el Acelerador del Laser del Laboratorio de Berkeley, o BELLA, demostrará la promesa de un método nuevo y compacto de acelerar partículas de alta energía, haciendo uso de una serie de sistemas sincronizados del laser. Los resultados estarán de interés no sólo a los físicos de alta energía de la partícula pero también a los químicos, a los biólogos, a los doctores, y a los funcionarios de la seguridad nacional.

BELLA, que recibirán $20 millones en el financiamiento del Acto Americano de la Recuperación y de la Reinversión, era el único proyecto de la ciencia sobre el filete para el Laboratorio de Berkeley cuando el Ministerio de Energía anunció $115,8 millones en el financiamiento del Acto de la Recuperación para el laboratorio en marzo. El descanso se afecta un aparato para la construcción y las mejoras del espacio de la oficina y del laboratorio y para construir una red de datos de alta velocidad del prototipo. (Para más sobre los proyectos de la infraestructura, haga clic aquí.)

Con un presupuesto total de cerca de $28 millones, se prevee que BELLA genere aproximadamente 50 trabajos. Que incluye a trabajadores in situ, tales como técnicos del laser, representantes técnicos y construcción teams para aumentar el edificio que contendrá el laser, y a trabajadores del lejos-sitio en las compañías que suministrarán los sistemas que utilizan. Cerca De $7 millones irán hacia la construcción y el seguro; el descanso irá hacia obtener el laser y todo necesarios para ensamblarlo y para ejecutar, tal como sistemas ópticos, diagnósticos, y otros técnicos. El sistema entero será contenido en un edificio existente en el Laboratorio de Berkeley, que será configurado de nuevo y aumentado para incluir un cuarto limpio, un nuevo espacio del laboratorio del laser y proteger adicional.

El arranque de cinta de Proyecto Wim Leemans ha pasado mucho de sus casi 18 años en los laseres del edificio del Laboratorio de Berkeley y de funcionamiento con los aceleradores del laser. Colaborando con la Puta de Simon de la Universidad de Oxford, él y las piezas de su grupo lograron un descubrimiento importante en 2006 cuando él rompió el récord mundial para la aceleración laser-wakefield, una técnica en la cual las partículas son aceleradas por las ondas en el plasma generada por pulsos de luz láser intensos. Como consecuencia del pulso del laser, los electrones practican surf las ondas del gas ionizado. Leemans y los compañeros de trabajo utilizaron este concepto para acelerar haces electrónicos a las energías de más de 1 GeV en una distancia de apenas 3,3 centímetros. Compare eso al Centro del Acelerador Lineal de Stanford, o SLAC, que lleva 2 millas (3,2 kilómetros) los electrones del alza a 50 GeV.

Aunque el propósito principal del proyecto sea desarrollar una nueva generación de aceleradores más compactos para la investigación de la física de alta energía, la tecnología del wakefield del plasma del laser tiene varias aplicaciones potenciales. Un haz multi-GeV se podría utilizar a la producción alto-enfocada, los fotones de alta energía que podrían penetrar el cargamento de una manera no destructiva, permitiendo a inspectores “considera remotamente” dentro de un conjunto, que sería altamente útil para la seguridad nacional. BELLA se podía también utilizar para construir los laseres de electrón libre (FEL). Como todos los laseres, FELs emite haces de luz enérgicos. Pero a diferencia de los laseres convencionales, operatorio conectado un diverso conjunto de los principios que los hacen altamente armoniosos. Debido a esta propiedad, los laseres de electrón libre pueden proporcionar a las herramientas extraordinario valiosas para los científicos, los químicos, los biólogos, y los investigadores de los materiales en los diversos campos que trabajan en problemas en investigación en materias energéticas fundamental, permitiendo que sonden ultracorto, los fenómenos del nanoscale. Su tuneabilidad también los hace útiles para el diagnóstico médico.

Finalmente, con una cierta modificación, BELLA podría producir un haz de radiografía estrecho de la anchura de banda que se podría utilizar para tomar las imágenes muy de alta resolución de la radiografía para el uso médico. Si la tecnología láser que impulsa los aceleradores del plasma del laser guarda en mejorar llegando a ser menos costosa y más compacta, podría un día ser una opción a las máquinas de radiografía convencionales, ofreciendo una nueva técnica para mejores imágenes con la dosis reducida de la radiografía.

Los aceleradores del plasma del Laser tienen el potencial de cortar drástico los costos de realizar los experimentos científicos acelerador-basados debido a su talla mucho reducida comparada a los aceleradores convencionales de la misma energía. Mientras Que puede ser décadas antes de que un acelerador del plasma del laser se construya para la investigación básica de la física, BELLA representa un paso de progresión esencial hacia la investigación de cómo aceleradores más potentes del futuro pudieron ser más compactos. Los Sistemas como BELLA mantienen la promesa de hacer posible un acelerador tablero con energías de la partícula en los diez de rango de GeV que podrían ser compactos y bastante asequibles para una amplia gama de aplicaciones.

En el escenario internacional, la investigación del acelerador del wakefield del plasma es altamente competitiva. Los Grupos en el REINO UNIDO y la Francia están trabajando febrilmente al mejor registran el conjunto por grupo de Leemans' en 2006. China también lo ha juzgado un área de incremento prioritaria. “Todos que intenta ahora conseguir a 10 GeV,” dijo a Leemans. “Es una gran cosa. Si el proyecto va según horario, tenemos la mejor tecnología para hacerlo primero.”

Last Update: 14. January 2012 00:00

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