Nullius In Verba
  • Le plus puissant accélérateur de particules compact du monde

    Posté le 9 décembre 2014

    Accélération Laser-Plasma
    Un guide d’onde à décharge capillaire de 9 cm de long est utilisé par l’expérience BELLA pour générer des faisceaux d’électron de plusieurs GeV. Le panache de plasma a été souligné grâce à l’utilisation de la photographie HDR.

    En utilisant l’un des lasers les plus puissants du monde, des chercheurs ont accéléré des particules subatomiques aux plus hautes énergies jamais enregistrées par un accélérateur compact.

    L’équipe du Berkeley National Lab (Berkeley Lab), du département de l’énergie des Etats-Unis, a utilisé un laser petawatt spécialisé et un gaz de particules chargées (plasma) pour accélérer les particules. Cette installation est connue sous le nom d’accélérateur laser-plasma, une catégorie émergente d’accélérateurs de particules qui, pensent les physiciens, permettra de rétrécir les accélérateurs traditionnels de plusieurs kilomètres de long à une taille qui leur permettra de tenir sur une table.

    Les chercheurs ont accéléré les particules (des électrons) à l’intérieur d’un tube de plasma de 9 cm de long. La vitesse correspondait à une énergie de 4,25 gigaélectron volts (GeV). L’accélération sur des distances aussi courtes correspond à un gradient d’énergie 1000 fois supérieur à celui des accélérateurs de particules traditionnels. C’est une énergie record pour des accélérateurs laser-plasma.

    Dr Wim Leemans, directeur de la division “Accelerator Technology and Applied Physics” du Berkeley Lab et principal auteur de l’article, explique que ce résultat a nécessité un contrôle extrêmement précis du laser et du plasma. Les résultats sont disponibles sur Physical Review Letter

    Les accélérateurs de particules traditionnels comme le Large Hadron Collider du CERN, d’une circonférence 27 km, accélère les particules en modulant des champs électriques à l’intérieur d’une cavité métallique. C’est une technique qui a une limite d’environ 100 MeV par mètre avant que le métal ne cède.

    Les accélérateurs plasma-laser adoptent une approche complètement différente. Dans le cas de cette expérience, une impulsion laser est injectée dans un tube court et fin comme de la paille qui contient du plasma. Le laser crée un canal à travers le plasma ainsi que des vagues qui piègent les électrons libres et les accélèrent à de hautes énergies. C’est similaire à la manière dont un surfeur prend de la vitesse lorsqu’il surfe une vague en diagonale.

    Les énergies record ont été atteintes avec l’aide de BELLA (Berkeley Lab Laser Accelerator), l’un des lasers les plus puissants du monde. BELLA, qui produit (1015)W de puissance, a commencé à fonctionner l’année dernière.

    Les chercheurs avaient besoin de voir comment différents paramètres pourraient influer sur le résultat. Ils ont donc utilisé des simulations au National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) pour tester l’installation avant même de mettre le laser en marche.

    Source : Berkeley Lab

    Laisser une réponse