Onderzoekers hebben een nieuwe techniek ontwikkeld om speciaal "terahertz" -licht beter te kunnen meten. Dit licht reist in golven die langer zijn dan het infrarode licht dat verder gaat dan wat het menselijk oog waarneemt. De nieuwe bemonsteringstechniek bewaart de correlaties tussen positie en tijd in een puls van terahertz-licht. Met deze techniek kunnen onderzoekers de vorm meten van terahertz "lichtkogels", gefocuste lichtflitsen die even breed als lang zijn. Dit helpt onderzoekers te leren hoe ze terahertz-pulsen kunnen gebruiken om deeltjesversnellers te verbeteren. Deeltjesversnellers helpen wetenschappers nieuwe materialen, eiwitten en zelfs de bouwstenen van ons universum te onderzoeken, en verbeterde versnellers zouden de industrie, geneeskunde en wetenschappelijk onderzoek vooruit helpen.

Moderne deeltjesversnellerfaciliteiten kunnen enorm zijn. Terahertz-technologie kan een manier bieden om ze te miniaturiseren. De protonenversneller bij de Spallation Neutron Source, een gebruikersfaciliteit van het Department of Energy, is bijvoorbeeld drie voetbalvelden lang. Met behulp van terahertz-licht kunnen deeltjes dezelfde energie bereiken in minder dan de lengte van een eindzone. Een dergelijke miniaturisering kan faciliteiten helpen hogere energieën te bereiken voor nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen. Hiervoor zullen wetenschappers meer moeten leren over de kenmerken en het gedrag van terahertz-licht. Deze nieuwe meettechniek zal helpen om deze kleinere toekomstige versnellers mogelijk te maken.

Wetenschappers van het Oak Ridge National Laboratory, de thuisbasis van de Spallation Neutron Source-gebruikersfaciliteit, onderzoeken hoe terahertz-licht kan worden geproduceerd en gebruikt om deeltjesversnellers mogelijk te maken met behulp van terahertz-technologie. Het maken van terahertz-lichtkogels met intense lasers is een veelbelovende methode omdat de terahertz-energie sterk geconcentreerd is, waardoor zeer hoge versnellingsvelden ontstaan. Door een nieuwe meettechniek te ontwikkelen, hebben onderzoekers ontdekt dat dit terahertz-licht, wanneer het op zijn doel wordt gericht, van vorm zal veranderen, wat mogelijk de prestaties van de deeltjesversneller beïnvloedt.

De terahertz-lichtkogels veranderen van vorm omdat ze zijn samengesteld uit vele terahertz-frequenties, vergelijkbaar met hoe wit licht is gemaakt van verschillende zichtbare frequenties of kleuren. Net zoals de kleuren van wit licht kunnen scheiden om een ​​regenboog te maken, kunnen de kleuren van dit terahertz-licht van elkaar scheiden wanneer ze op een doel worden gefocust. Als er geen rekening mee wordt gehouden, leidt deze scheiding tot onvolkomenheden in de vorm van het licht en wordt het minder geconcentreerd, wat zou kunnen resulteren in een zwakkere deeltjesversnelling. Door deze nieuwe elektro-optische bemonsteringsmethode in combinatie met modelleertools te gebruiken, kunnen deze onvolkomenheden echter worden gemeten en gebruikt bij het ontwerp van nieuwe optica om de terahertz-vorm te corrigeren. Met een slim optisch ontwerp is het misschien zelfs mogelijk om de terahertz-vorm te verbeteren en de deeltjesversnelling te verbeteren.

Het onderzoek is gepubliceerd in Physical Review A . + Verder verkennen

Kleine dubbele versneller recycleert energie