Les électrons sont accélérés à haute énergie à l'aide de plasma généré par laser dans des accélérateurs de champ de sillage laser (LWFA). Mesurant des centaines de mètres au lieu de centimètres, ces appareils sont beaucoup plus petits que les accélérateurs de particules à radiofréquence, ce qui en fait des substituts plus abordables et plus efficaces. La capacité des LWFA à produire des particules avec des énergies comparables à leurs homologues conventionnels doit encore être prouvée par les chercheurs. Maintenant, Xinzhe Zhu de l'Université Jiao Tong de Shanghai et ses collègues se sont rapprochés de cet objectif en démontrant un mécanisme permettant de lier plusieurs LWFA d'une manière qui augmente leur potentiel d'accélération.
Dans un LWFA, des particules chargées entraînent une onde plasma produite par un laser puissant jusqu'à des vitesses relativistes. Un seul LWFA ne peut fournir que quelques GeV d'énergie de particules car l'énergie laser diminue avec la distance et le faisceau de particules et l'onde plasma perdent rapidement leur coordination. Ces problèmes peuvent être résolus en envoyant les particules sur plusieurs LWFA interconnectés. Cependant, les méthodes actuelles de combinaison des LWFA nécessitent que le faisceau soit focalisé sur chaque lien, ce qui réduit l'efficacité du processus.
Zhu et ses collègues sont capables de contourner ce problème en maintenant un canal continu pour les particules et en dirigeant le laser de chaque LWFA vers le milieu le long d'une trajectoire courbe. Pour démontrer cette approche, le groupe a créé un tube incurvé de 3 cm de long dans un bloc de saphir. Un faisceau d'électrons pré-accéléré pénètre dans la LWFA le long d'une "autoroute" droite, tandis que le laser se déplace le long d'une "rampe" incurvée entraînée par des changements de densité de plasma. L'arrangement ressemble à une bretelle d'autoroute.
Zhu et ses collègues montrent comment leur système peut à la fois accélérer les électrons injectés à une énergie inférieure au GeV et diriger le laser LWFA. De nouveaux LWFA sont maintenant ajoutés à celui existant pour accélérer les électrons aux énergies TeV.
Source : physics.aps.org/articles/v16/s74
Günceleme: 25/05/2023 17:19