Milník na cestě za laserem buzenými plasmovými zdroji rentgenového záření pro uživatelské aplikace.
Projekt inovativního urychlovače, v současnosti budovaného v laboratoři DESY v německém Hamburku, vytvořil první elektronové svazky. Zařízení je pod názvem LUX vyvíjeno ve spolupráci University v Hamburku, DESY a ELI Beamlines. Je založeno na slibném konceptu plasmového urychlování laserem, jež by v blízké budoucnosti mohl dát vzniknout menším a výkonnějším urychlovačům. Během prvních testovacích výstřelů urychlil LUX elektrony na energii zhruba 400 mega-elektronvoltů pomocí plasmové cely jen několik milimetrů dlouhé. To odpovídá například energii, kterou při délce 70 metrů dosahuje klasický lineární urychlovač v DESY LINAC II.
“Tento výsledek je prvním důležitým milníkem na cestě k vývoji kompaktních laser plasmových urychlovačů v Hamburku,” vysvětluje Reinhard Brinkmann, ředitel divize urychlovačů v DESY. Avšak tato nová technologie bude muset ještě překonat řadu technologických překážek, než se dočká běžného používání.
V případě laser plasmového urychlování se v elektricky nabitém plynu, tzv. plazmatu, vytvoří v úzké kapiláře vlna. Toho je možné docílit řadou způsobů, které se testují jak v DESY, tak na ELI Beamlines. “LUX využívá výkonný 200 tera-wattový laser vystřelující ultra krátké impulsy do plynného vodíku,” říká vedoucí projektu LUX v Hamburku Andreas Maier. Každý impuls trvá pouhých 30 kvadriliontin sekundy (30 femto-sekund) a ve tvaru tenkého disku si prorazí cestu plynem v kapiláře. Tyto laserové impulsy jsou jen 0.01 milimetru dlouhé a 0.035 milimetru vysoké. “Vyrvou elektrony z molekul vodíků a odsunou je stranou, podobně jako když si pluh razí cestu zasněženou silnicí,” vysvětluje Maier. “Elektrony se pak seskupí v brázdě za tímto světelným pluhem a jsou urychleny vlnou kladně nabitého plazmatu před nimi, svezou se po této vlně jako vodní lyžař na vlně za lodí.”
Fyzici účastnící se projektu doufají, že jim tato technologie umožní urychlit elektrony až na 1000 mega-elektronvoltů. “Technologie je stále ve velmi raném stadiu vývoje,” říká Maier, “ale dokáže již urychlovat částice 1000 krát silněji, než klasické urychlovače. Umožní nám to postavit kompaktnější urychlovače pro budoucí aplikace v základním výzkumu i lékařství.”
“Po svém dokončení bude LUX svazek přesunut do laboratoří ELI Beamlines, kde jej integrujeme s dalšími laserovými systémy a svazky fotonů, jež umožní studovat časový průběh procesů v komplexních materiálech i biologických molekulách s aplikacemi sahajícími od výzkumu vlivu obhospodařování půdy na její kvalitu, přes vývoj nové generace fotovoltaických článků a akumulátorů až k výzkumu molekulárních ledů, zajímavých pro astrobiologii,” dodává Lukáš Přibyl, vedoucí projektu LUX na ELI Beamlines.
Během následujících měsíců fyzici důkladně proměří a dále vyladí prozatím „syrové“ elektronové svazky experimentu LUX a zprovozní dodatečnou diagnostiku jak elektronů, tak samotného plazmatu. V dalším kroku pak výzkumníci nainstalují pro elektrony krátký magnetický slalom, takzvaný undulátor, v němž rychlé elektrony z plasmového urychlovače vytvoří rentgenové impulsy, jež budou později sloužit uživatelům ELI Beamlines.
