Fizikai sukonstravo ant stalo telpantį dalelių greitintuvą

„Vieno colio (2,5 cm) atstume pusę milijardo elektronų mums pavyko įgreitinti iki 2 gigaelektronvoltų (GeV). Iki šiol tokio laipsnio energijai ir sutelktumui pasiekti reikėdavo greitintuvų, kurių tunelio ilgis driekdavosi per du futbolo stadionus. Palyginti su pastaraisiais, mūsų sukonstruotas prietaisas yra apie 10 tūkst. kartų mažesnis“, – teigė Gamtos mokslų koledžo fizikos profesorius Mike‘as Downeris.

Pasak mokslininko, kelių colių ilgo greitintuvai, galintys daleles įgreitinti iki 10 GeV, turėtų būti sukonstruoti per artimiausius kelis metus, o per dešimtmetį būtų įmanoma sukurti dar mažesnių išmatavimų įrenginius, kurių galingumas siektų iki 20 GeV. Tokius greitintuvus būtų galima pritaikyti biologijos ir chemijos srityse, sudarant galimybę atomų tikslumu stebėti itin sparčiai vykstančius cheminius procesus.

Fizikų sukurtas dalelių greitintuvas naudoja vadinamąją lazerio-plazmos įgreitinimo technologiją. Dalelių greitinimo metu į kameroje esančius dujų kamuolius yra šaudomi trumpi, bet itin galingi lazerio impulsai, kurie jonizuoja dujas taip pakeisdami jų būseną į plazmą. Lazeris nuo jonizuotos aplinkos taip pat atskiria elektronus, prietaiso viduje sukurdamas elektrinius laukus. Tuomet įkrautos dalelės iškyla iš plazmos ir kuriam laikui įstringa šiuose laukuose. Toks dalelių judėjimas vyksta beveik šviesos greičiu.

Lazerio-plazmos dalelių greitintuvo idėja nėra nauja – ją sugalvojo Kalifornijos universiteto Los Andžele fizikas Johnas Dawsonas kartu su kolega Toshiki Tajima iš Teksaso universiteto Ostine. Mokslininkai laboratorijose eksperimentuoti su tokio tipo įrenginiais pradėjo nuo 1990 metų, tačiau jų darbas vyko itin lėtai dėl nedidelės galios lazerių. Ilgus metus tyrėjams nepavyko sugeneruoti didesnės nei 1 GeV energijos.

M.Downerio ir jo komandos sukurtame staliniame dalelių greitintuve veikia vienas iš galingiausių visame pasaulyje „Texas Petawatt“ lazeris, kuris sudarė sąlygas fizikams eksperimentuose naudoti kur kas mažesnio tankio dujas nei naudotas ankstesniuose tokio tipo bandymuose. Mažesnio tankio medžiagose lazerio spindulys gali keliauti greičiau ir sukurti didesnius dalelių išsiveržimus iš susiformavusios plazmos.

Mokslininkų atliktų eksperimentų rezultatai neseniai publikuoti žurnale „Nature Communications“.