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Coupant Les Coûts d'Effectuer des Expériences Scientifiques Accélérateur-Basées

Published on June 25, 2009 at 8:16 PM

Les scientifiques de Laboratoire de Berkeley ont stupéfié le monde en 2006 quand ils prouvés ils pourraient accélérer des électrons aux énergies très hautes (1 GeV, ou à milliard de volts d'électron) dans une distance des centimètres plutôt que des centaines de compteurs. Utilisant les mêmes concepts, ces scientifiques planification pour prendre le projet au prochain niveau et pour établir un accélérateur basé sur le laser capable de zapping des faisceaux d'électrons aux énergies dépassant 10 GeV dans une distance de juste un mètre.

Wim Leemans est le chef de projet de BELLA, un accélérateur planification de plasma de laser qui recevra $20 millions de l'Acte Américain de Reprise et de Réinvestissement.

Quand rempli pendant environ quatre années, l'Accélérateur de Laser de Laboratoire de Berkeley, ou BELLA, expliquera la promesse d'une méthode de roman et de contrat d'accélérer les particules de grande énergie, en se servant d'une suite de systèmes synchronisés de laser. Les résultats seront d'intérêt non seulement aux physiciens de grande énergie de particules mais également aux pharmaciens, aux biologistes, aux médecins, et aux fonctionnaires de garantie nationale.

BELLA, qui recevra $20 millions dans le financement de la Loi Américaine de Reprise et de Réinvestissement, était le seul projet de la science sur la liste pour le Laboratoire de Berkeley quand le Département de l'Énergie a annoncé $115,8 millions dans le financement d'Acte de Reprise pour le laboratoire en mars. Le reste est alloué pour la construction et les mises à jour de l'espace de bureau et de laboratoire et pour établir un réseau informatique de données haut débit de prototype. (Pour plus au sujet des projets d'infrastructure, cliquez ici.)

Avec un budget total d'environ $28 millions, on s'attend à ce que BELLA produise des approximativement 50 travaux. Cela comprend les travailleurs sur place, tels que des techniciens de laser, des ingénieurs et des équipes de construction pour améliorer le bâtiment qui renfermera le laser, et des travailleurs de hors circuit-site aux compagnies qui fourniront les systèmes supportants. Environ $7 millions iront vers la construction et la sécurité ; le reste ira vers procurer le laser et tout requis pour l'assembler et faire fonctionner, tel que systèmes optiques, diagnostiques, et autres techniques. Le système entier sera renfermé dans un bâtiment existant au Laboratoire de Berkeley, qui sera modifié et mis à jour pour comprendre une salle propre, un espace neuf de laboratoire de laser et une armature supplémentaire.

Le Chef de projet Wim Leemans a passé beaucoup de ses presque 18 années aux lasers de bâtiment de Laboratoire de Berkeley et de fonctionnement avec des accélérateurs de laser. Collaborant avec le Rafiot de Simon de l'Université d'Oxford, lui et les membres de son groupe ont réalisé une découverte importante en 2006 quand ils ont brisé le record mondial pour l'accélération laser-wakefield, une technique dans laquelle des particules sont accélérées par des ondes dans le plasma produit par des pouls de lumière laser forts. À la suite du pouls de laser, les électrons surfent les ondes du gaz ionisé. Leemans et collègues ont employé ce concept pour accélérer des faisceaux d'électrons aux énergies de plus de 1 GeV dans une distance de juste 3,3 centimètres. Comparez cela au Centre d'Accélérateur Linéaire de Stanford, ou SLAC, qui prend 2 milles (3,2 kilomètres) aux électrons de poussée à 50 GeV.

Bien Que le but principal du projet soit de développer un rétablissement neuf de plus d'accélérateurs compacts pour la recherche en matière de physique des hautes énergies, la technologie de wakefield de plasma de laser a plusieurs applications possibles. Une poutre multi-GeV pourrait être utilisée au produit élevé-collimaté, les photons de grande énergie qui pourraient pénétrer la cargaison d'une voie non destructive, permettant des inspecteurs à distance « voient » à l'intérieur d'un module, qui serait hautement utile pour la garantie nationale. BELLA a pu également être employé pour établir des lasers de libre-électron (FEL). Comme tous les lasers, FELs émettent les faisceaux de lumière énergétiques. Mais à la différence des lasers conventionnels, ils traitent un ensemble différent de principes qui les rendent hautement réglables. À cause de cette propriété, les lasers de libre-électron peuvent fournir extraordinairement des outils de valeur pour des scientifiques, des pharmaciens, des biologistes, et des chercheurs de matériaux dans zones variées travaillant aux problèmes dans recherche en matière d'énergie principal, leur permettant de sonder ultra-court, des phénomènes de nanoscale. Leur tunability les rend également utiles pour le diagnostic médical.

En Conclusion, avec une certaine modification, BELLA pourrait produire un faisceau de rayons X étroit de largeur de bande qui pourrait être employé pour prendre des images très à haute résolution de rayon X pour l'usage médical. Si la technologie laser qui pilote les accélérateurs de plasma de laser continue à l'amélioration en devenant moins chère et plus contrat, ce pourrait un jour être une alternative aux machines de rayon X conventionnelles, offrant une technique neuve pour de meilleures images avec la dose réduite de rayon X.

Les accélérateurs de plasma de Laser ont le potentiel de couper rigoureusement les coûts d'effectuer des expériences scientifiques accélérateur-basées dues à leur taille beaucoup réduite comparée aux accélérateurs conventionnels de la même énergie. Tandis Que ce peut être des décennies avant qu'un accélérateur de plasma de laser soit établi pour la recherche fondamentale de physique, BELLA représente une phase essentielle vers vérifier comment des accélérateurs plus puissants du contrat à terme pourraient être plus de contrat. Les Systèmes comme BELLA jugent la promesse de rendre un accélérateur de table avec des énergies de particules dans les dizaines de chaîne possible de GeV qui pourraient être compactes et assez abordables pour un large éventail d'applications.

Sur le stade international, la recherche d'accélérateur de wakefield de plasma est hautement compétitive. Les Groupes le R-U et France travaillent fiévreusement au meilleur enregistrent le positionnement groupe par Leemans' en 2006. La Chine l'a également considéré une zone d'accroissement prioritaire. « Tout Le Monde essayant d'obtenir à 10 GeV maintenant, » a dit Leemans. « C'est une affaire. Si le projet va selon le programme, nous avons la meilleure technologie pour le faire d'abord. »

Last Update: 17. January 2012 00:26

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