science >> Wetenschap >  >> Fysica

FLASHForward versnelt eerste elektronenbundels

De wetenschappers van FLASHForward versnelden de eerste elektronenbundels in zo'n plasmacel. Krediet:DESY/ H. Müller-Elsner

Het plasmaversnellerproject FLASHForward bereikte in januari een belangrijke mijlpaal:voor het eerst de krachtige laser van de faciliteit versnelde elektronenbundels in een plasmacel. Later in de operationele fase de laser regelt de vorming van het plasma bij FLASH. De groep wetenschappers rond DESY's Jens Osterhoff gebruikte de laser om een ​​plasma te ontsteken, waaruit elektronen werden versneld tot energieën van ongeveer 100 mega-elektronvolt binnen een afstand van slechts enkele millimeters. Dit maakt belangrijke pre-experimenten mogelijk voor het geplande straalgestuurde plasma-experiment. Vanaf de tweede helft van dit jaar is de FLASHForward-wetenschappers willen de FLASH-elektronenbundel gebruiken om een ​​plasma in een plasmacel te genereren om andere elektronenbundels uit de FLASH-deeltjesversneller of elektronenbundels die in het plasma zelf worden gevormd, verder te versnellen.

"De elektronenbundels die nu door de laser in de plasmacel zijn versneld, hebben in veel opzichten zeer vergelijkbare eigenschappen als die we later hopen te versnellen met de FLASH-straal in FLASHForward, ", legt projectleider Jens Osterhoff uit. "We zijn nu in staat om onze speciale diagnostische instrumenten te testen voordat ze deze zomer in FLASH worden geïntegreerd." De diagnostiek van FLASHForward zal aan een aantal hoge eisen moeten voldoen. De wetenschappers verwachten dat ze elektronenbundels moeten oplossen met een lading van slechts een paar pico-coulombs, duizend keer minder dan in de Europese XFEL, en bosduur in het femto-seconde bereik. In aanvulling, de instrumenten moeten bestand zijn tegen de elektromagnetische schok die ontstaat wanneer het plasma wordt ontstoken.

Het FLASHForward-project heeft tot doel plasma-wakefield-versnelling te testen. De elektrische velden die in een plasma worden geproduceerd, kunnen duizend keer sterker zijn dan die in conventionele deeltjesversnellers. Onderzoekers over de hele wereld testen of deze zeer efficiënte methode van deeltjesversnelling kan worden gebruikt om extreem compacte deeltjesversnellers te ontwikkelen. In FLASHForward, elektronenbundels geproduceerd door FLASH moeten verder worden versneld met behulp van een lasergeproduceerd plasma. Om dit te behalen, een bundellijn voor elektronenbundels inclusief een geïntegreerde plasmacel zal naast de tweede FLASH-stralingsbundellijn worden opgesteld en deze zomer worden aangesloten op FLASH. De experimenten bij FLASHForward beginnen later in het jaar en zullen parallel aan de Photon Science-experimenten bij FLASH worden uitgevoerd. FLASHForward wordt gefinancierd door subsidies van het Helmholtz Impulse and Networking Fund en ondersteund door de Alexander von Humboldt Foundation.

  • De bundellijn om het FLASHForward-experiment te verbinden met de FLASH-versneller (links) is in aanbouw. Krediet:Helmholtz-vereniging van Duitse onderzoekscentra

  • Het 'Plot voor experts' toont de ruimtelijke verdeling van de elektronenbundel versneld bij FLASHForward. Krediet:Helmholtz-vereniging van Duitse onderzoekscentra