Tsuru 2 Acelerator Chicote
Los aceleradores de la construcción requieren experiencia en muchas tecnologías altas, incluidos imanes convencionales y superconductores, criogénica, vacío ultra alto, control de radio y microondas, y suministros de alimentación. Este trabajo está encabezado por dos principales instalaciones de investigación en los Estados Unidos: SLAC y LBNL.
El acelerador Tsuru 2 es un acelerador de terahertz
Durante el siglo pasado, los aceleradores de partículas han transformado el estudio de fuerzas y partículas fundamentales, así como la estructura y función de los materiales a una resolución espacial y temporal cada vez más alta. Los aceleradores generalmente usan campos de radiofrecuencia (RF) para aumentar las energías de las partículas. Estos aumentos de energía se logran alimentando electrones en estructuras de aceleradores especialmente de forma, conocidas como cavidades. Cada cavidad puede entregar solo una cantidad limitada de impulso de energía en una distancia dada, por lo que se necesitan largas cadenas de cavidades para alcanzar las altas energías de partículas.
Otra forma de acelerar es utilizar la radiación de terahertz (thz). La radiación de terahertz tiene el potencial de proporcionar un mayor aumento de energía a distancias más cortas que la radiofrecuencia y tiene los beneficios adicionales de un mejor control de haz y estabilidad. Un equipo liderado por los científicos del slac Emilio Nanni y Mohamed ohman publicó recientemente un artículo en la revista Applied Physics letters, que informa sobre demostraciones experimentales de este concepto.
El equipo del slac desarrolló y probó un dispositivo compacto de terahertz de accionamiento externo llamado steam (véase la figura 2.1). el dispositivo es capaz de proporcionar un gradiente de alta aceleración sin precedentes, compresión de haz, enfoque, desviación y rayas. Para lograr estos resultados, el láser de terahertz está afinado a una etapa específica de interacción con los electrones (ver película s1). Esto es posible, ya que la fase de excitación en terahertz coincide con el tiempo relativo del modo eléctrico y el modo magnético, lo que permite eliminar el modo eléctrico y el modo magnético en el punto de interacción para optimizar la combinación de los campos de resultado que conducen a la aceleración y la desviación.
The team accelerated and compressed a femtocoulomb-size electron bunch through the STEAM device. They then measured the deflection of the electrons along the streaking dimension using a technique called “deflectograms.” Streaking gradients of >140 urad/fs were obtained for a bunch charge of
El rendimiento excepcional del dispositivo Steam demuestra la promesa de esta tecnología para futuros aceleradores e instrumentos de haz avanzados que requieren pulsos cortos e intensos a tasas de repetición muy altas, como difractómetros de electrones ultrarrápidos. Estos instrumentos investigan la dinámica del material más rápida al emitir la radiación THZ de los electrones y analizar el patrón de su interferencia con los estados atómicos. Como tal, requieren aceleradores compactos y potentes que puedan proporcionar los gradientes de aceleración máximos requeridos en el rango de pocos a femtocoulomb. El vapor puede proporcionar el acelerador ideal para estas aplicaciones, evitando la necesidad de una reestructuración importante de grandes instalaciones como el LCLS o el ELBE. Además, el acelerador de vapor también puede servir como un controlador compacto y eficiente para los Linacs SRF existentes. Esto abriría muchas oportunidades para nuevos experimentos científicos sin la necesidad de invertir en nuevos aceleradores caros.
El acelerador de Tsuru 2 es un acelerador de electrones pulsado
Los aceleradores de partículas aceleran un haz de electrones a energías muy altas y producen una amplia gama de radiación electromagnética que varía de rayos infrarrojos lejanos hasta rayos X. Estos sistemas son herramientas importantes para los científicos en los campos de la física, la química, la biología y la medicina. También tienen aplicaciones en la industria y la agricultura. Los aceleradores se construyen utilizando tecnología sofisticada que involucra imanes convencionales y superconductores, criogénica, ultra alto vacío (UHV), radiofrecuencia y microondas, controles de control y precisión. Requieren una experiencia significativa en la construcción de estos instrumentos.
Un desarrollo importante ha sido la introducción de una técnica de wakefield láser, donde se dispara un pulso láser en una guía de onda de plasma en un magnicon para causar una perturbación que atrae electrones a su paso. Esta técnica puede generar campos de aceleración mucho más altos que los aceleradores convencionales.
Este trabajo es parte de un esfuerzo mayor para desarrollar estructuras compactos de alto gradiente para su uso en aplicaciones como las fuentes inversas de rayos gamma de dispersión de Compton, láseres de electrones libres y linacs médicos. Estas estructuras son necesarias para permitir una amplia gama de experimentos con protones de mayor energía, que requieren gradientes aceleradores mucho más altos que los requeridos por los aceleradores lineales.
