Il team di ricerca del Berkeley Lab Laser Accelerator Center (BELLA) ha recentemente ottenuto risultati significativi nell’accelerazione di fasci di elettroni ad alta energia utilizzando tecnologie all’avanguardia. Grazie all’utilizzo di doppi laser e di un sofisticato sistema di iniezione di gas, sono riusciti a accelerare un fascio di elettroni fino a 10 miliardi di elettronvolt su una distanza incredibilmente breve di soli 30 centimetri.
Questo successo apre nuove prospettive nel campo degli acceleratori laser-plasma, che potrebbero rivoluzionare non solo la fisica ad alta energia, ma anche settori come la medicina e la scienza dei materiali. I principali risultati dell’esperimento includono un record di energia e qualità del fascio, ottenuti grazie all’utilizzo di un laser petawatt per accelerare gli elettroni, migliorando notevolmente sia l’output energetico che la precisione del fascio.
La configurazione sperimentale avanzata ha permesso un controllo preciso del plasma, consentendo agli scienziati di studiare l’evoluzione del plasma laser durante il processo di accelerazione. Inoltre, l’eliminazione degli elettroni di fondo ha permesso di canalizzare in modo efficiente la potenza nel fascio desiderato, evitando dispersioni di energia indesiderate.
Questo importante passo avanti nell’accelerazione laser-plasma potrebbe portare allo sviluppo di acceleratori di particelle compatti ad alta energia con applicazioni rivoluzionarie in diversi campi scientifici. Il recente studio condotto presso il Berkeley Lab Laser Accelerator Center ha dimostrato la capacità di accelerare fasci di elettroni a oltre 10 miliardi di elettronvolt entro soli 30 centimetri, superando il precedente record mondiale del laboratorio.
Il lavoro, pubblicato su Physical Review Letters, è stato guidato dal Lawrence Berkeley National Laboratory in collaborazione con l’Università del Maryland. Questo nuovo risultato non solo ha aumentato l’energia del fascio, ma ha anche fornito fasci di elettroni di alta qualità a questo livello energetico per la prima volta, aprendo la strada a futuri acceleratori di particelle ad alta efficienza.
Il sistema a doppi laser utilizzato ha permesso di riscaldare il plasma e formare un canale che guida l’impulso laser successivo, accelerando gli elettroni in modo efficiente. Questo approccio innovativo ha consentito ai ricercatori di regolare finemente il plasma e di studiarne l’evoluzione con una precisione senza precedenti.
La simulazione del processo di accelerazione laser-plasma ha permesso ai ricercatori di comprendere meglio la fisica in gioco e di regolare l’acceleratore con maggiore precisione. L’utilizzo del codice INF&RNO e del National Energy Research Scientific Computing Center ha contribuito a validare i modelli utilizzati nelle simulazioni, rafforzando ulteriormente la ricerca.
La tecnologia degli acceleratori laser-plasma potrebbe avere numerose applicazioni, come la produzione di fasci di particelle per trattamenti contro il cancro o l’utilizzo in microscopi atomici per studi avanzati sui materiali e sui processi biologici. Inoltre, l’evoluzione di questa tecnologia potrebbe portare alla realizzazione di collider di particelle ad alta energia, alla ricerca di nuove particelle e alla comprensione dei meccanismi fondamentali dell’universo.
Il team di ricerca del BELLA Center sta attualmente lavorando allo sviluppo di acceleratori laser-plasma ad altissima energia, collegando i blocchi di costruzione in un sistema di acceleratori a fasi. Questo approccio potrebbe consentire la creazione di collider di particelle che raggiungono energie fino a 10 teraelettronvolt, aprendo nuove prospettive nella ricerca scientifica e nella comprensione dell’universo.
In conclusione, il progresso nella tecnologia degli acceleratori laser-plasma rappresenta un importante traguardo verso acceleratori compatti e ad alta efficienza, con potenziali applicazioni rivoluzionarie in diversi campi scientifici.
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