science >> Wetenschap >  >> Fysica

Kan een deeltjesversneller met behulp van lasergestuurde implosie werkelijkheid worden?

Schematische weergave van een bellenimplosie, dat is een voorzien beeld dat de hele belangrijkste gebeurtenissen geïntegreerd laat zien, d.w.z., laserverlichting, hete elektronenspreiding, implosie, en protonflits. Krediet:M. Murakami

Laserpulscompressietechnologie die eind jaren tachtig werd uitgevonden, resulteerde in krachtige, korte-puls laser technieken, het 10 miljoen keer verhogen van de laserintensiteit in een kwart eeuw.

Wetenschappers van de Universiteit van Osaka ontdekten een nieuw deeltjesversnellingsmechanisme dat ze beschrijven als een microbelimplosie, waarin superhoge energie waterstofionen (relativistische protonen) worden uitgezonden op het moment dat bellen krimpen tot atomaire grootte door de bestraling van hydriden met bolvormige bellen ter grootte van een micrometer door ultra-intense laserpulsen. Hun onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .

De groep onder leiding van Masakatsu Murakami heeft een verbazingwekkend natuurkundig fenomeen gerapporteerd:wanneer materie krimpt tot een ongekende dichtheid, vergelijkbaar met een massa ter grootte van een suikerklontje van meer dan 100 kilogram, hoogenergetische protonen worden uitgezonden door de positief geladen nanoschaalclusters, een wereldprimeur. Gebruikelijk, een versnellingsafstand van enkele tientallen tot honderden meters is nodig voor conventionele versnellers om zo'n enorme energie op te wekken.

In een microbel-implosie, er doet zich een uniek fenomeen voor waarbij ionen (geladen deeltjes) met halve snelheid van het licht naar één punt in de ruimte convergeren. Dit fenomeen, die lijkt op het tegenovergestelde van de oerknal, wezenlijk verschilt van alle eerder ontdekte of voorgestelde versnellingsprincipes.

Een nano-pulsar -- herhalende implosies en explosies om energetische protonen uit te zenden. Krediet:M. Murakami

Dit nieuwe concept zal onbekende ruimtefysica van grote schalen van tijd en ruimte ophelderen, zoals de oorsprong van hoogenergetische protonen in sterren en verspreid in de ruimte. In aanvulling, als compacte bron van neutronenstraling door kernfusie, dit concept zal in de toekomst worden gebruikt in verschillende toepassingen in de medische behandeling en de industrie, zoals protonenradiotherapie om kanker te behandelen, de ontwikkeling van nieuwe energie met laserkernfusie, dwarsdoorsnedefoto's voor het ontwikkelen van brandstofcellen, en ontwikkeling van nieuwe stoffen.