Θα μπορούσε ένας επιταχυντής σωματιδίων που χρησιμοποιεί την καταστροφή με λέιζερ;
φόντο:
Οι υφιστάμενοι επιταχυντές (Linacs, Synchrotrons, Cyclotrons) εφαρμόζουν εξωτερικά παραγόμενα RF-Potentials για να επιταχύνουν και να χρεώνονται με φορτισμένα σωματίδια. Για να φτάσουν οι ενέργειες TEV, αυτοί οι επιταχυντές έχουν μεγέθη χιλιομέτρων ή μιλίων.
Τα λέιζερ υψηλής ισχύος ανοίγουν ένα νέο μονοπάτι προς τους συμπαγείς επιταχυντές, επειδή τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία οδήγησης παράγονται από το ρεύμα μετατόπισης στο εστιακό σημείο.
Τα σχήματα επιτάχυνσης που βασίζονται σε λέιζερ βασίζονται στην επιτάχυνση των σωματιδίων στα ισχυρά quasistatic ηλεκτρικά πεδία ή στα ταχέως μετακινούμενα ηλεκτρομαγνητικά πεδία που παράγονται από την αλληλεπίδραση των υπερ-έντονων παλμών λέιζερ με ύλη.
Οι μηχανισμοί αλληλεπίδρασης περιλαμβάνουν:
(α) Στόχος Κανονική επιτάχυνση θήκης (TNSA):Σε αυτό το σχήμα, ένας παλμός λέιζερ υψηλής έντασης επικεντρώνεται στην μπροστινή πλευρά ενός λεπτού φύλλου. Στο σημείο εστίασης, τα ηλεκτρόνια εκδιώκονται φυσιολογικά στην επιφάνεια του στόχου, δημιουργώντας ένα ηλεκτροστατικό πεδίο (θήκη) που επιταχύνει τα ιόντα από την πίσω πλευρά του στόχου.
(β) Επιτάχυνση λέιζερ Wakefield (LWFA):Εδώ, ο παλμός λέιζερ διαδίδεται μέσω ενός καναλιού πλάσματος ή ενός πίδακα αερίου. Η δύναμη του Ponderomotive του παλμού λέιζερ αποβάλλει τα ηλεκτρόνια από το κέντρο της περιοχής αλληλεπίδρασης, οδηγώντας στο σχηματισμό ενός Wakefield. Τα ηλεκτρικά πεδία στη δομή αφύπνισης μπορούν στη συνέχεια να επιταχύνουν τα ηλεκτρόνια ή τα ποζιτρόνια.
(γ) Επιτάχυνση πίεσης ακτινοβολίας (RPA):Στην RPA, ένα φωτόνιο υψηλής ενέργειας μεταφέρει τη δυναμική της σε ένα φορτισμένο σωματίδιο. Αυτό το σχήμα μπορεί να επιταχύνει τα ηλεκτρόνια σε εξαιρετικά ενέργειες, εκμεταλλευόμενοι τη διαδικασία Breit-Wheeler, στην οποία ένα φωτόνιο ακτίνων γάμμα μετατρέπεται σε ζεύγος ηλεκτρονίων-τοστριτρών παρουσία ενός ισχυρού ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.
(D) Επιτάχυνση του Wakefield που οδηγείται από δοκούς:Σε αυτό το σχήμα, μια δοκός φορτισμένης σωματιδίων, όπως μια δέσμη πρωτονίων που παράγεται από έναν συμβατικό επιταχυντή, οδηγεί ένα πλάσμα wakefield που μπορεί να επιταχύνει άλλα φορτισμένα σωματίδια.
Η επιτάχυνση της δέσμης σωματιδίων με τη χρήση λέιζερ είναι ένα ταχέως αναπτυσσόμενο πεδίο έρευνας, με τη δυνατότητα σημαντικών εξελίξεων στη φυσική των σωματιδίων, στις ιατρικές εφαρμογές και στις βιομηχανικές ρυθμίσεις.
