Fasci di elettroni accelerati con energia fino a 7,8 miliardi di volt in acceleratore laser al plasma

Credito: Gennadiy Bagdasarov / Keldysh Institute of Applied Mathematics; Anthony Gonsalves e Jean-Luc Vay / Berkeley Lab

Nel tentativo di ridurre le dimensioni dei collettori di particelle per accelerare gli elettroni e i positroni, la loro controparte in antimateria, un gruppo di ricercatori ha raddoppiato il record precedente per quanto riguarda l’energia prodotta dagli acceleratori laser al plasma.

I ricercatori del BELLA Center del Berkeley Lab hanno infatti generato fasci di elettroni con un’energia fino a 7,8 miliardi di elettronvolt (GeV) in un plasma lungo otto pollici (20,3 cm). Utilizzando la tecnologia convenzionale, per produrre un fascio del genere ci vorrebbe un acceleratore lungo più di 90 metri.

I ricercatori hanno utilizzato un nuovo tipo di guida d’onda al plasma per contrastare la diffusione naturale dell’impulso laser. In questa nuova guida viene attivata una scarica elettrica in un tubo di zaffiro riempito di gas per formare un plasma. Poi un impulso laser “riscaldatore” perfora una parte di questo plasma nella parte centrale facendo sì che risulti meno denso in modo che possa focalizzare la luce laser.

“I prossimi esperimenti mireranno a ottenere un controllo di precisione sull’iniezione di elettroni nell’onda del plasma per ottenere una qualità del raggio senza precedenti e per accoppiare più fasi insieme per mostrare il percorso verso un’energia ancora più elevata”, spiega Anthony Gonsalves, uno degli autori dell’esperimento.

Questa ricerca potrà rivelarsi utile per costruire la prossima generazione di collettori elettrone-positrone alle energie TeV, una generazione che richiederà acceleratori laser al plasma con ogni stadio che dà alle particelle una spinta di energia.

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