Использование специального света для уменьшения размеров ускорителей частиц

Измерение формы интенсивных вспышек терагерцового света прокладывает путь к будущим ускорительным технологиям
Наука
Исследователи разработали новую технику для более точного измерения особого «терагерцового» света. Этот свет распространяется волнами длиннее, чем инфракрасный свет, который находится за пределами восприятия человеческого глаза. Новый метод выборки сохраняет корреляции между положением и временем в импульсе терагерцового света. Этот метод позволяет исследователям измерять форму терагерцовых «световых пуль» — сфокусированных вспышек света, ширина которых равна их длине. Это помогает исследователям узнать, как они могут использовать терагерцовые импульсы для улучшения ускорителей частиц. Ускорители частиц помогают ученым исследовать новые материалы, белки и даже строительные блоки нашей Вселенной, а усовершенствованные ускорители помогут продвинуть вперед промышленность, медицину и научные исследования.

Влияние
Современные ускорители частиц могут быть огромными. Терагерцовая технология может предложить способ их миниатюризации. Например, ускоритель протонов в  Источнике нейтронов Расщепления , пользовательском объекте Министерства энергетики, имеет длину в три футбольных поля. Используя терагерцовый свет, частицы могут достигать той же энергии меньше, чем длина конечной зоны. Такая миниатюризация может помочь объектам достичь более высоких энергий для новых научных открытий. Это потребует от ученых больше узнать о характеристиках и поведении терагерцового света. Этот новый метод измерения поможет сделать возможным создание этих меньших ускорителей будущего.

Резюме
Ученые из Ок-Риджской национальной лаборатории, где находится  пользовательское оборудование источника нейтронов расщепления  , изучают, как производить и использовать терагерцовый свет для включения ускорителей частиц, использующих терагерцовую технологию. Создание терагерцовых легких пуль с помощью мощных лазеров является многообещающим методом, поскольку терагерцовая энергия сильно сконцентрирована, создавая очень сильно ускоряющие поля. Разработав новый метод измерения, исследователи обнаружили, что при фокусировке на цель этот терагерцовый свет меняет свою форму, что может повлиять на работу ускорителя частиц.

Терагерцовые световые пули меняют форму, потому что они состоят из многих терагерцовых частот, подобно тому, как белый свет состоит из различных видимых частот или цветов. Точно так же, как цвета белого света могут разделяться, образуя радугу, цвета этого терагерцового света могут отделяться друг от друга при фокусировке на цели. Если не учитывать, это разделение приводит к несовершенству формы света и делает его менее концентрированным, что может привести к более слабому ускорению частиц. Однако, используя этот новый метод электрооптической выборки в сочетании с инструментами моделирования, эти несовершенства можно измерить и использовать при разработке новой оптики для коррекции терагерцовой формы. С умной оптической конструкцией возможно даже улучшить терагерцовую форму и увеличить ускорение частиц.

Финансирование
Это исследование было проведено на источнике нейтронов расщепления, пользовательском объекте Управления науки Министерства энергетики, которым управляет Окриджская национальная лаборатория.