Kompakt Gaz Pedalı, Elektronların Lazerin Uyanışında Gezinmesine İzin Vererek On Milyarlarca Elektron Volt Enerji Üretir

Parçacık gazı pedalları yarı iletken uygulamalar, tıbbi görüntüleme ve terapi, malzeme, enerji ve tıbbi araştırmalar için büyük bir potansiyele sahiptir. Ancak geleneksel gaz pedalları çalışmak için geniş bir alan gerektirir, çok pahalıdır ve yalnızca birkaç ulusal laboratuvar ve üniversitede mevcuttur. Matter and Radiation in Extreme Conditions dergisinin son sayısına göre, aralarında Austin'deki Texas Üniversitesi'nin de bulunduğu bir araştırma ekibi, Gelişmiş Lazer Kuyruk Alanı Hızlandırıcısı adı verilen, uzunluğu 20 metreden kısa olan kompakt bir parçacık gaz pedalı sergiledi. 10 milyar elektron volt enerjiye sahip elektron ışını.
Şu anda ABD'de bu kadar yüksek elektron enerjilerine ulaşabilen yalnızca iki gaz pedalı var ama her ikisi de 3 kilometre uzunluğunda. Artık araştırmacılar bu kadar yüksek enerjileri 10 santimetrelik bir odada elde edebiliyorlar.
Lazer uyandırma alanı gaz pedalları, helyum gazını son derece güçlü bir lazerle ateşleyerek onu bir plazmaya dönüştüren ve elektronları gazdan dışarı atan, yüksek enerjili bir elektron ışını oluşturan dalgalar yaratan prensibine dayanmaktadır. Konsept, 1979'da önerildiğinden bu yana geniş çapta duyuruldu.
Bu kez araştırma ekibinin temel ilerlemesi nanoparçacıklara dayanıyor. Yardımcı bir lazer, gaz odasının içindeki metal bir plakaya çarpıyor ve bu plaka, dalgadan elektronlara aktarılan enerjiyi artıran bir metalik nanopartikül akışı enjekte ediyor.
Lazer, bir gölün yüzeyinde süzülen bir tekne gibi bir dümen suyu bırakır ve elektronlar bu plazma dalgasını bir dümen suyu sörfçüsü gibi sürer. Araştırmacılar bunu, bir sörfçünün kontrolsüz bir dalgaya girmesinin zorluğuyla karşılaştırıyor; dolayısıyla, tipik olarak bir motorlu tekne, sörfçüyü dalganın içine sürükleyecektir. Yeni gaz pedalında, nanopartiküller bir motorlu teknenin eşdeğeridir; elektronlarını doğru noktada ve doğru zamanda serbest bırakırlar, böylece hepsi kuyruk dalgasında "sörf yapabilirler".
Araştırmacılar deneylerinde, dünyanın en güçlü darbeli lazerlerinden biri olan ve saatte bir kez ultra güçlü bir ışık darbesi yayan, ancak yalnızca 150 femtosaniye süren Texas Tile Lazer'i kullandılar.
Ekip şu anda gaz pedalının, uzay elektroniğinin radyasyona dayanma yeteneğini test etmek, çip tasarımlarının 3 boyutlu iç kısımlarını fotoğraflamak ve hatta yeni kanser tedavileri ve ileri tıbbi görüntüleme teknikleri geliştirmek gibi çeşitli amaçlarla kullanımını araştırıyor.
Gaz pedalı aynı zamanda ilaç hücresi etkileşimleri, pil içindeki yangına neden olan değişiklikler gibi atomik veya moleküler ölçekteki olayların ağır çekim filmlerini çekebilen bir cihaz olan X-ışını serbest elektron lazerine güç sağlamak için de kullanılabilir. Başlangıç ​​olarak, güneş paneli içindeki kimyasal reaksiyonlar ve viral proteinlerin bir hücreye bulaştıkça şekil değiştirme şekli.