Нов петаватен ласер може да компресира електронски зраци и потенцијално да извлече честички од празен простор, отворајќи врата кон револуционерни откритија
Замислете ја моќта на милион нуклеарни електрани. Сега замислете начин таа енергија да се спакува во импулс од ласерски зрак – дури и ако трае само квадрилионити дел од секунда.
Сега веќе не мора да замислувате – научниците ни покажаа што може да направи петаватен ласер (еден петават изнесува еден квадрилион вати). Со толкава сила, можно е да се создадат екстремни услови како оние во длабочината на планетите или да се поделат атоми за да се произведат гама-зраци. Тим од истражувачи од Националната лабораторија за акцелерација SLAC отиде чекор подалеку, користејќи електронски ласерски зрак што потенцијално може да ја разложи материјата и да извлече честички и античестички од празен простор.
На чело на тимот е физичарот Клаудио Ема, кој успеал да забрза големи групи електрони и да создаде зраци со најголема досега измерена јачина на струја и максимална сила.
„Контролирањето на ултра-силни струи на електронски зраци на фемтосекундарно ниво е моќна алатка за оптимизирање на следната генерација научни истражувања,“ наведува тимот во труд објавен во списанието Physical Review Letters.
Можеме да го замислиме акцелераторот на честички како флипер во режим на повеќе топчиња, каде што топчињата се електрони кои се движат речиси со брзината на светлината. Наместо рампи и кривини, електроните се забрзуваат со радио-бранови низ вакуумски тунел. Како што топчето во флипер ќе ја промени патеката кога ќе удри во пречка, така и електроните го менуваат правецот кога ќе наидат на магнетно поле.
Замислете сега дека топчињата треба да се искачат по рампа пред да стигнат до кривината – но рампата е направена од радио-бранови. Електроните што се на чело ќе се движат по поблаг наклон во споредба со оние зад нив, што значи дека ќе стигнат на врвот со помала енергија од оние што доаѓаат после нив. Овој ефект произведува „цврчкање“ – сигнал чија фреквенција се менува со текот на времето. Во овој случај, таа фреквенција растела, а ласерските импулси дополнително го забрзувале процесот.
Кога настапило ова „цврчкање“, тимот дополнително ја компресирал групата електрони, насочувајќи ги низ посебна структура слична на премин во флипер што ја менува насоката на топчињата. Овој дел од експериментот се нарекува „шикан“, бидејќи користи магнети за да ги натера електроните да свртат. Бидејќи електроните со пониска енергија скршнуваат повеќе од оние со повисока енергија, тие мора да поминат подолг пат, додека побрзите електрони се движат подиректно. На овој начин, електроните со поголема енергија ги достигнуваат побавните, што предизвикува собирање на целата група електрони.
Но експериментот не застанува тука. За дополнително да ја скрати групата електрони, тимот користел „ундулациски магнет“ – низа од диполни магнети со затворени магнетни полиња. Овие магнети постојано го менувале правецот на магнетното поле, што ги терало електроните да осцилираат напред-назад. Со помош на слаба ласерска светлина, тие ја обликувале групата електрони, додавајќи уште едно „цврчкање“ во средината на зракот. Како што напредувал експериментот, овој ефект се засилувал, создавајќи импулс со неверојатна количина енергија.
Но Ема не планира да застане тука. „Создадовме зраци со јачина од 100 килоампери, а следната цел ни се зраци од еден мегаампер,“ изјави тој во соопштение за медиумите. Тој ги гледа овие зраци како потенцијални извори на светлина, но и како алатка за проучување на природата на празниот простор – можеби дури и за извлекување честички од „ништо“.
Без разлика што ќе донесе иднината за оваа неверојатно моќна електронска струја, едно е сигурно – научниците ги поместија границите на можното, пренесува Popular Mechanics.
