De gedetecteerde intensiteit van twee coherente puntachtige lichtbronnen hangt af van hun relatieve posities. Het is een bekend fenomeen dat optische interferentie wordt genoemd. In het algemeen, de intensiteit kan variëren van nul (destructieve interferentie) tot een maximale waarde (constructieve interferentie).

Beschouw twee hoogenergetische elektronen die circuleren in een deeltjesopslagring, zoals de Integrable Optics Test Accelerator bij Fermilab. Zoals het in 1947 werd ontdekt, wanneer hoogenergetische elektronen worden gedwongen om in een gebogen pad te reizen, ze stralen licht uit, bekend als synchrotronstraling. Als we de gedetecteerde synchrotron-lichtintensiteit bij elke omwenteling opnemen in een opslagring, we zullen kleine fluctuaties van de grootte van beurt tot beurt waarnemen omdat de relatieve posities van de twee elektronen veranderen.

De IOTA opbergring, georganiseerd door het Fermilab van het Department of Energy, kan een miljard elektronen opslaan. Net als in het geval van twee elektronen, de turn-to-turn fluctuaties van de stralingsintensiteit van de miljard elektronen bestaan ​​nog steeds, en om dezelfde redenen. De schommelingen zijn zeer klein, onder 0,1% (root-mean-square). Nog altijd, onze onderzoeksgroep kon ze meten, en we hebben laten zien dat deze informatie kan worden gebruikt om inzicht te krijgen in de eigenschappen van de elektronenbundel, zoals de afmetingen en divergentie - een maat voor de spreiding in bewegingsrichtingen van de elektronen in de bundel.

De proof-of-principle metingen in IOTA werden uitgevoerd in het nabij-infrarood synchrotron lichtspectrumbereik. De gevoeligheid van deze niet-invasieve methode voor het bepalen van de eigenschappen van de elektronenbundel verbetert wanneer synchrotronlicht met een kortere golflengte en hogere helderheid wordt gebruikt. Dit betekent dat het in het bijzonder ten goede kan komen aan bestaande ultramoderne en volgende generatie ultra-heldere ultraviolette en röntgensynchrotron-lichtbronnen met lage emissie en hoge helderheid. waar niet-invasieve elektronenstraalkarakterisering moeilijk is.

Bijvoorbeeld, we denken dat deze methode transversale bundelgroottes in de orde van 10 micron zou kunnen meten in de Advanced Photon Source Upgrade in het Argonne National Laboratory, door gebruik te maken van de turn-to-turn fluctuaties in het röntgensynchrotronlicht. Dit is een belangrijke stap in het maken van strakkere elektronenbundels, die op hun beurt helderdere röntgenstralen genereren. Met helderdere röntgenstralen, onderzoekers zullen het onderzoek in de chemie kunnen versnellen, materiaalkunde en geneeskunde, inclusief COVID-19-onderzoek.

Een paper over dit resultaat zal worden gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven . Een uitgebreide begeleidende paper zal worden gepubliceerd in Fysieke beoordeling versnellers en balken . Overeenkomstige papers "Transverse beam emittantiemeting door undulator stralingsvermogensruis" en "Metingen van undulator stralingsvermogensruis en vergelijking met ab initio berekeningen" werden gepubliceerd op arXiv.