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Cortando Os Custos de Executar Experiências Científicas Acelerador-Baseadas

Published on June 25, 2009 at 8:16 PM

Os cientistas do Laboratório de Berkeley aturdiram o mundo em 2006 quando provaram que poderiam acelerar elétrons muito aos de alta energia (1 GeV, ou aos bilhão volts de elétron) em uma distância dos centímetros um pouco do que centenas de medidores. Usando os mesmos conceitos, aqueles cientistas planeiam tomar o projecto ao nível seguinte e construir um acelerador baseado no laser capaz de zapping feixes de elétron às energias que excedem 10 GeV em uma distância de apenas um medidor.

Wim Leemans é o chefe de projecto de BELLA, um acelerador de planeamento do plasma do laser que receba $20 milhões do Acto Americano da Recuperação e do Reinvestimento.

Quando terminado em aproximadamente quatro anos, o Acelerador do Laser do Laboratório de Berkeley, ou BELLA, demonstrarão a promessa de um método novo e compacto de acelerar partículas alta-tensão, utilizando uma série de sistemas sincronizados do laser. Os resultados serão do interesse não somente aos físicos alta-tensão da partícula mas igualmente aos químicos, aos biólogos, aos doutores, e aos oficiais da segurança nacional.

BELLA, que receberá $20 milhões no financiamento do Acto Americano da Recuperação e do Reinvestimento, era o único projecto da ciência na lista para o Laboratório de Berkeley quando o Ministério de Energia anunciou $115,8 milhões no financiamento do Acto da Recuperação para o laboratório em março. O resto é atribuído para a construção e as elevações do espaço do escritório e do laboratório e construindo uma rede de dados de alta velocidade do protótipo. (Para mais sobre os projectos da infra-estrutura, clique aqui.)

Com um orçamento total de aproximadamente $28 milhões, BELLA é esperado gerar aproximadamente 50 trabalhos. Que inclui trabalhadores no local, tais como técnicos do laser, coordenadores e construção teams para promover a construção que abrigará o laser, e trabalhadores do fora-local nas empresas que fornecerão os sistemas de apoio. Aproximadamente $7 milhões irã0 para a construção e a segurança; o resto irá para a obtenção do laser e de tudo necessários para montá-lo e executar, tal como sistemas ópticos, diagnósticos, e outros técnicos. O sistema inteiro será abrigado em uma construção existente no Laboratório de Berkeley, que será reconfigurado e promovido para incluir um quarto desinfetado, um espaço novo do laboratório do laser e uma protecção adicional.

O Chefe de projecto Wim Leemans passou muito de seus quase 18 anos em lasers da construção do Laboratório de Berkeley e de funcionamento com aceleradores do laser. Colaborando com o Navio De Pesca A Linha de Simon da Universidade de Oxford, e os membros de seu grupo conseguiram uma descoberta principal em 2006 quando quebrou o recorde mundial para a aceleração laser-wakefield, uma técnica em que as partículas são aceleradas por ondas no plasma gerado por pulsos de laser intensos. Como consequência do pulso do laser, os elétrons surfam as ondas do gás ionizado. Leemans e os colegas de trabalho usaram este conceito para acelerar feixes de elétron às energias de mais de 1 GeV em uma distância de apenas 3,3 centímetros. Compare isso ao Centro do Acelerador Linear de Stanford, ou SLAC, que toma 2 milhas (3,2 quilômetros) aos elétrons do impulso a 50 GeV.

Embora a finalidade principal do projecto seja desenvolver uma nova geração de uns aceleradores mais compactos para a pesquisa da física do de alta energia, a tecnologia do wakefield do plasma do laser tem diversas aplicações potenciais. Um multi-GeV feixe poderia ser usado ao produto alto-colimado, os fotão alta-tensão que poderiam penetrar a carga em uma maneira nondestructive, permitindo inspectores remotamente “considera” dentro de um pacote, que fosse altamente útil para a segurança nacional. BELLA podia igualmente ser usado para construir lasers do livre-elétron (FEL). Como todos os lasers, FELs emite-se feixes de luz energéticos. Mas ao contrário dos lasers convencionais, operam sobre um grupo diferente de princípios que os fazem altamente ajustáveis. Devido a esta propriedade, os lasers do livre-elétron podem fornecer ferramentas extraordinària valiosas para cientistas, químicos, biólogos, e pesquisadores dos materiais nos vários campos que trabalham em problemas na investigação energética fundamental, permitindo que sondem ultrashort, fenômenos do nanoscale. Seu tunability igualmente fá-los úteis para o diagnóstico médico.

Finalmente, com alguma alteração, BELLA poderia produzir um feixe de raio X estreito da largura de faixa que poderia ser usado para tomar imagens muito de alta resolução do raio X para o uso médico. Se a tecnologia laser que conduz os aceleradores do plasma do laser se mantem no melhoramento se tornando menos cara e mais compacta, poderia um dia ser uma alternativa às máquinas de raio X convencionais, oferecendo uma técnica nova para melhores imagens com dose reduzida do raio X.

Os aceleradores do plasma do Laser têm o potencial cortar dràstica os custos de executar as experiências científicas acelerador-baseadas devido a seu tamanho muito reduzido comparado aos aceleradores convencionais da mesma energia. Quando puder ser décadas antes que um acelerador do plasma do laser esteja construído para a pesquisa básica da física, BELLA representa uma etapa essencial para a investigação de como uns aceleradores mais poderosos do futuro puderam ser mais compactos. Os Sistemas como BELLA mantêm a promessa de fazer possível um acelerador do tampo da mesa com energias da partícula nos dez da escala de GeV que poderiam ser compactos e disponíveis bastante para uma vasta gama de aplicações.

Na fase internacional, a pesquisa do acelerador do wakefield do plasma é altamente competitivo. Os Grupos no REINO UNIDO e em França estão trabalhando febril ao melhor gravam o grupo grupo por Leemans' em 2006. China igualmente julgou-o uma área de crescimento prioritária. “Todos que tenta obter agora a 10 GeV,” disse Leemans. “É uma grande coisa. Se o projecto vai de acordo com a programação, nós temos a melhor tecnologia para fazê-la primeiramente.”

Last Update: 13. January 2012 23:55

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