Wyjątkowy laser - BELLA

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Przed dwoma tygodniami, 20 lipca, w Lawrence Berkeley National Laboratory (LBL) uruchomiono BELLĘ - Berkeley Lab Laser Accelerator. To laser, który generuje 1-petawatowe impulsy, zatem dostarczana przezeń moc jest około 400-krotnie większa niż moc wszystkich elektrowni świata. Impulsy są niezwykle krótkie, trwają zaledwie 40 femtosekund, 0,00000000000004 sekundy. Jednak to nie moc czy czas trwania impulsów są najbardziej interesujące. Już w przeszłości uruchamiano równie potężne lasery. Na przykład Texas Petawatt Laser, należący do University of Texas, już w roku 2008 wygenerował impuls o mocy 1,1 petawata.

BELLA jest jednak wyjątkowy. To pierwszy tak potężny laser, który pracuje z częstotliwością 1 herca. Zatem impulsy generuje on co sekundę. Wspominany laser z Teksasu może osiągnąć pełną moc impulsu raz na godzinę.

Wyjątkowy laser zostanie wykorzystany do wyjątkowych celów. Dzięki niemu powstanie niewielki akcelerator cząstek napędzanych właśnie impulsami lasera. BELLA będzie wyjątkowym narzędziem, które pozwoli na postęp w fizyce laserów i oddziaływania materii. Dzięki jego mocy dostaniemy do dyspozycji nowe narzędzia pracy, takie jak kompaktowe akceleratory cząstek czy stołowy laser pozwalający na badanie materiałów i systemów biologicznych. Wysoka częstotliwość pracy pozwoli nam na swobodniejsze prowadzenie badań, gdyż będziemy mogli wielokrotnie powtarzać eksperymenty w rozsądnym czasie - powiedział Wim Leemans z Wydziału Badań nad Akceleratorami i Fuzją Lawrence Berkeley Laboratory.

Powstanie urządzenia BELLA było możliwe dzięki prowadzonym w LBL przez lata badaniom nad laserowymi akceleratorami plazmowymi. Standardowe akceleratory - takie jak Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) - przyspieszają cząstki dzięki modulowanemu polu elektrycznemu. Laserowe akceleratory plazmowe wykorzystują wysyłane przez siebie impulsy do napędzania fal elektronów poruszających się w plazmie. Takie fale przechwytują wolne elektrony z plazmy i na bardzo krótkim dystansie nadają im olbrzymią energię.

Dzięki pracom w LBL już w roku 2004 poinformowano o stworzeniu pierwszej wiązki o wysokiej jakości i energii 100 MeV. Dwa lata później w szafirowym bloku o długości 3,3 centymetra osiągnięto 1 GeV. Wkrótce potem zaczęto planować budowę lasera BELLA.

Będzie on pierwszym laserowym akceleratorem plazmowym, który osiągnie energię 10 GeV. To zaledwie pięciokrotnie mniej niż znany Stanford Linear Accelerator, który liczy sobie ponad 3 kilometry długości. Długość akceleratora BELLA to zaledwie 1 metr.

[Przemek Kobel 65]

Już w połowie tekstu wyczuwałem, że skok technologiczny może być porównywalny do tego co widzimy w świecie elektroniki (z lamp do powiedzmy Motoroli 6800), tak że wielkie dzięki za końcowe zestawienie. I zarazem za przypomnienie wszystkim "pragmatykom" do czego służą badania podstawowe.

[kocurxtr 3]

czekamy na miecze świetlne

[Mariusz Błoński 195]

Wygląda obiecująco. Pytanie tylko, czy w takim akceleratorze laserowy da się prowadzić te same eksperymenty co w "zwykłych" akceleratorach.

[Przemek Kobel 65]

Pytanie co bardziej zakłóca pomiar - światło lasera (o ile w trakcie pomiaru akurat będzie świeciło), czy pole magnetyczne typowych akceleratorów. Drugie, znacznie ciekawsze, to czy akcelerator laserowy wymaga, aby cząstki miały ładunek? Bo zwykłe akceleratory tak.

[kretyn 4]

http://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_acceleration

 

@Mariusz: Czemu miałoby nie dać się przeprowadzać tych samych eksperymentów? Kotu w pudełku nie ma różnicy czy pudełko kopnie Adam, czy Julia. Zawsze przyśpieszone cząstki można rozseparować np. stawiając pole magnetyczne przy wylocie.

 

@Przemek: Foton jest nośnikiem oddziaływania elektromagnetycznego. Pewnie da radę oddziaływać z neutralnymi cząstkami, po przez oddziaływanie z kwarkami, chociaż przekrój czynny na takie zdarzenie musi być bardzo małe.

[Przemek Kobel 65]

Once fully developed, the technology could replace many of the traditional RF accelerators currently found in hospitals and research facilities.

[antykwant 7]

@Przemek - W tekście jest napisane, że impulsy laserowe przyspieszają fale elektronów. A czy elektrony mają ładunek?

[tommy2804 1]

To bardzo doniosłe wydarzenie. Na pewno przybliży nas to o kolejny krok do opanowania fuzji termojądrowej, ale znajdą się też inne zastosowania. Jeśli ten laser byłby podobnie funkcjonalny i efektywny jak wspomniany akcelerator to możnaby wykorzystać go do produkcji antymaterii. Po co budować 3 kilometrowe monstra, gdy wystarczy urządzenie o długości 1 metra, które dodatkowo możnaby łączyć w zestawy i produkować ją na bardziej masową skalę. Wydaje się, że wizja statków kosmicznych napędzanych silnikami na antymaterię nie jest tak odległa. Może za kilkadziesiąt lat będziemy latać na Marsa w tydzień lub krócej? Kto wie...

To zarazem pokazuje, że na badaniach i niezbędnym do nich sprzęcie nie należy oszczędzać, bowiem nie stanowią one wydatku tylko inwestycję w świetlaną przyszłość