Ja. Een deeltjesversneller die gebruik maakt van lasergestuurde implosie (deeltjesbundel) zou werkelijkheid kunnen worden. Dit werd aangetoond toen ELI-onderzoekers erin slaagden ionen te versnellen met behulp van door laser gegenereerde protonenbundels.

Achtergrond:

Bestaande versnellers (linacs, synchrotrons, cyclotrons) passen extern gegenereerde RF-potentialen toe om geladen deeltjes te versnellen en te bundelen. Om TeV-energieën te bereiken, hebben deze versnellers afmetingen van kilometers of mijlen.

Lasers met hoog vermogen openen een nieuw pad naar compacte versnellers, omdat de aandrijvende elektromagnetische velden zelf worden gegenereerd door de verplaatsingsstroom in het brandpunt.

Lasergestuurde versnellingsschema's zijn gebaseerd op de versnelling van deeltjes in de sterke quasistatische elektrische velden of de snel bewegende elektromagnetische velden die worden gegenereerd door de interactie van ultra-intensieve laserpulsen met materie.

De betrokken interactiemechanismen omvatten:

(a) Target Normal Sheath Acceleration (TNSA):in dit schema wordt een laserpuls met hoge intensiteit gefocust op de voorkant van een dunne folie. Op het brandpunt worden elektronen loodrecht op het oppervlak van het doelwit uitgestoten, waardoor een elektrostatisch veld (omhulsel) ontstaat dat ionen vanaf de achterkant van het doelwit versnelt.

(b) Laser Wakefield Acceleration (LWFA):hier plant de laserpuls zich voort door een plasmakanaal of een gasstraal. De ponderomotorische kracht van de laserpuls verdrijft elektronen uit het centrum van het interactiegebied, wat leidt tot de vorming van een wakefield. De elektrische velden in de zogstructuur kunnen vervolgens achterliggende elektronen of positronen versnellen.

(c) Stralingsdrukversnelling (RPA):bij RPA draagt ​​een hoogenergetisch foton zijn momentum over aan een geladen deeltje. Dit schema kan elektronen versnellen tot ultrahoge energieën door gebruik te maken van het Breit-Wheeler-proces, waarbij een gammafoton wordt omgezet in een elektron-positronpaar in de aanwezigheid van een sterk elektromagnetisch veld.

(d) Beam-Driven Plasma Wakefield Acceleration:In dit schema drijft een geladen deeltjesbundel, zoals een protonenbundel gegenereerd door een conventionele versneller, een plasma wakefield aan dat andere geladen deeltjes kan versnellen.

Deeltjesbundelversnelling met behulp van lasers is een snel groeiend onderzoeksgebied, met het potentieel voor aanzienlijke vooruitgang in de deeltjesfysica, medische toepassingen en industriële omgevingen.