Alimlər Yerdəki digər oxşar şüalardan beş dəfə çox pik cərəyanı olan ultraqısa elektron şüa yaratdılar.

Physical Review Letters jurnalında dərc olunmuş məqalədə təsvir edilən bu nailiyyət hissəcik sürətləndiricisi və şüa fizikasının böyük problemlərindən birini həll edir və kvant kimyası , astrofizika və materialşünaslıq da daxil olmaqla geniş elmi sahələrdə yeni kəşflər üçün qapı açır .

Enerji Departamentinin SLAC Milli Sürətləndirici Laboratoriyasının əməkdaşı Klaudio Emma, ​​”Biz nəinki belə güclü bir elektron şüası yarada bilərik, həm də şüanı fərdiləşdirilə bilən və tələb olunan üsullarla idarə edə bilirik, bu o deməkdir ki, biz əvvəlkindən daha geniş fiziki və kimyəvi hadisələri araşdıra bilərik” dedi. Testlər (FACET-II) və yeni tədqiqatın aparıcı müəllifi.

Güc balansı

2022-ci ildə nəşr olunan Sürətləndirici və Şüa Fizikası Yol Xəritəsində qeyd edildiyi kimi , fiziklər üçün ən böyük problemlərdən biri – indiyə qədər – şüa keyfiyyətini qoruyaraq, çox daha güclü elektron şüaları istehsal etmək olmuşdur.

Ənənəvi olaraq, elektron şüasını sıxmaq və fokuslamaq üçün mikrodalğalı sahə istifadə olunur. Sahənin içindəki elektronlar səndələlənir, belə ki, daha arxada olanlar öndəkilərdən daha çox enerjiyə malikdirlər. Emma izah etdi ki, bu, trek yarışının başlanğıcında səndələn qaçışçılara bənzəyir.

“Sonra biz onları bir döngənin ətrafında göndəririk, beləliklə, arxadakı elektronlar öndəki elektronları tutacaq və sonunda siz fokuslanmış bir şüada bir qrup elektrona sahibsiniz.”

Bu yanaşmanın problemi ondan ibarətdir ki, onlar sürətləndikcə elektronlar radiasiya yayır və enerji itirir, buna görə də şüanın keyfiyyəti pisləşir. Bu, şüa enerjisi və keyfiyyət arasında mübadilə yaradır. “Biz şüa keyfiyyətini qorumaqla yanaşı, mikronaltı miqyasda elektron dəstələrini sıxmaq üçün ənənəvi üsulları tətbiq edə bilmərik” dedi Emma.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1741588504&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-03-electron-powerful-predecessors.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMzLjAuNjk0My4xNDIiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KEE6QnJhbmQiLCI5OS4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTQyIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTQyIl1dLDBd&dt=1741588500955&bpp=1&bdt=75&idt=189&shv=r20250305&mjsv=m202503040101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1741588219%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1741588219%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1741588219%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3479232609283&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2099&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31084127%2C42531705%2C95332587%2C95344791%2C95353420%2C95354315%2C95354326%2C95354338%2C31090357%2C95353782&oid=2&pvsid=2909537012096186&tmod=1828880005&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=3835

Qələbə üçün lazerlər

Bu problemi həll etmək üçün SLAC tədqiqatçıları SLAC-ın Linac Koherent İşıq Mənbəsi (LCLS) kimi ilkin olaraq X-şüaları sərbəst elektron lazerlər üçün hazırlanmış lazer əsaslı formalaşdırma texnikasından istifadə edərək milyardlarla elektronu bir mikrometrdən az uzunluğa sıxdılar.

“Lazerdən istifadənin böyük üstünlüyü ondan ibarətdir ki, biz mikrodalğalı sahələrlə edə biləcəyimizdən daha dəqiq enerji modulyasiyasını tətbiq edə bilərik” dedi Emma.

Ancaq bu, tuneldə bir neçə lazer vurmaq qədər sadə deyil. “Bizim bir kilometr uzunluğunda aparatımız var və lazer ilk 10 metrdə şüa ilə qarşılıqlı təsir bağışlayır, ona görə də sən düzgün formalaşdırmalısan, sonra bu modulyasiyanı itirmədən şüanı başqa bir kilometrə daşımalısan və onu sıxışdırmalısan” dedi Emma. “Deməli, asan deyildi.”

Bir neçə aylıq sınaqdan və lazer formalaşdırma texnikasını təkmilləşdirdikdən sonra Emma və onun komandası indi dəfələrlə yüksək enerjili, femtosaniyəlik, petavatt pik gücündə elektron şüaları istehsal edə bilir ki, bu da cərəyanda əvvəllər əldə edilə biləndən təxminən beş dəfə yüksəkdir.

İnanılmaz yeni alət

Bu yeni şüa elm adamlarına kvant fizikası , materialşünaslıq və astrofizikada fərziyyələri yoxlamaq da daxil olmaqla bir sıra təbii hadisələri araşdırmaq imkanı verəcək .

Məsələn, astrofizikada bu şüa ulduzlarda görünənlərə bənzər bir filament yaratmaq üçün bərk və ya qaz hədəfinə yönəldilə bilər. “Alimlər bilirlər ki, bu filamentlər əmələ gəlir, lakin indi biz onların necə meydana gəldiyini və laboratoriyada əvvəllər sahib olmadığımız güc səviyyəsi ilə təkamülləşə biləcəyini sınaqdan keçirə bilərik” dedi Emma.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

FACET-II tədqiqatçı yoldaşları daha güclü şüaya sıçradılar və onu inkişaf edən plazma wakefield texnologiyasına tətbiq etdilər. Emma, ​​attosaniyəlik işıq impulsları yaratmaq üçün bu şüaları daha da sıxışdırmaq, LCLS-nin cari attosaniyə imkanlarını daha da artırmaq və daha da qabaqcıl elmi idarə etmək perspektivindən xüsusilə həyəcanlanır.

Emma izah etdi: “Əgər siz sürətli bir kamera kimi şüaya sahibsinizsə, o zaman sizin də çox qısa bir işıq nəbziniz var və indi birdən iki tamamlayıcı zondunuz var” dedi. “Bu, unikal qabiliyyətdir və biz bununla çox şey edə bilərik.”

Emma və onun həmkarları bu yeni elektron şüasının gətirəcəyi perspektivlərdən həyəcanlanırlar .

“FACET-II-də insanların gəlib təcrübələrini edə biləcəyi həqiqətən həyəcan verici və maraqlı bir obyektimiz var” dedi. “Əgər sizə həddindən artıq şüa lazımdırsa, sizin üçün alətimiz var və gəlin birlikdə işləyək.”

Ətraflı məlumat: C. Emma və digərləri, Qabaqcıl Sürətləndirici Tətbiqlər üçün Ekstremal Elektron Şüalarının Eksperimental Nəsilləri, Fiziki Baxış məktubları (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.085001

Jurnal məlumatı: Fiziki baxış məktubları 

SLAC Milli Sürətləndirici Laboratoriya tərəfindən təmin edilmişdir