Výzkumníkům v CERNu se podařilo dosáhnout prvního urychlení elektronů v plazmové vlně

3. 9. 2018
Částicová fyzika LHC CERN

Kolaboraci vědců AWAKE se podařilo poprvé urychlit elektrony s pomocí vlnového pole generovaného protony procházejícími plazmatem. Jde o první výsledky zcela nového přístupu k urychlování částic ve vědeckých experimentech. Tento přístup by mohl v budoucnu nahradit dosavadní postupy aplikované v dnešních nejsilnějších urychlovačích. Výsledky experimentu byly publikovány v srpnovém čísle magazínu Nature.



AWAKE (Advanced WAKEfield Experiment) je projekt, který má prokázat použitelnost nového postupu v urychlování elektronů na vysoké rychlosti (a energie). Byl schválen laboratoří CERN v roce 2013, vychází však z konceptu, se kterým vědci přišli už v roce 1979.

Dnešní urychlovače částic jako je LHC používají supravodivé dutiny, které střídají pozitivně a negativně nabité zóny, které odpuzováním a přitažlivostí urychlují částice, jež dutinami prochází. Nový přístup urychluje částice tím, že se vezou na vlně podobně jako surfař. 

Experiment AWAKE využívá protony generované v SPS (Super Proton Synchrotron), který je dodává také LHC. Tyto protony jsou vyslány do oblaku rubidia, které je laserem přeměněno v plazma, což uvolňuje elektrony z atomů. Pozitivně nabité rychlé protony následně s sebou strhávají negativně nabité elektrony do vln putujících napříč plazmatem.

To, jak urychlovač skutečně zrychluje částice, je udáváno ve voltech na metr, používá se hlavně jednotka MV/m (megavolt na metr). LHC dokáže urychlit částice silou 5,5 MV/m, vzhledem k tomu, že jeho tunely jsou v kruhu a částice jsou při každém průchodu urychlovány více a více, lze s LHC dosáhnout rychlostí blízkých rychlosti světla. Některé urychlovače jsou však lineární a u takových je potřeba mít silnější urychlení, jinak by musely být stovky kilometrů dlouhé. 

AWAKE dokázal v letošním experimentu urychlit částice silou 200 MV/m a vědci by jej chtěli dostat až na 1 000 MV/m (1 GV/m). To by mohlo vést k výrazně menším a levnějším urychlovačům v budoucnosti.

Líbil se Vám tento článek?

Podpořte tento web sdílením našeho obsahu:

Chcete vědět o dalším článku?

Následujte LIVINGfUTURE na sociálních sítích.


Další zprávy z kategorie Částicová fyzika

Nová studie odhaluje nové elektronové skupenství hmoty

20. 2. 2020 (novější než zobrazený článek)

Tým vědců vedený Megan Briggemanovou publikoval v magazínu Science studii, která se zaměřuje na jednodimenzionální vodivost, při které elektrony putují vodivým materiálem ve skupině namísto samostatně. Dochází tak k tzv. balistické vodivosti, při které skupiny elektronů cestují v jednom směru bez rozptylu. V takové situaci materiál nevydává při vedení proudu žádné teplo.

celý článek

Vědci možná pozorovali projev páté základní síly, mohla by pomoci vysvětlit temnou hmotu

26. 11. 2019 (novější než zobrazený článek)

Dnes jsou známy čtyři základní přírodní síly, které stojí za veškerými interakcemi mezi částicemi a poli v přírodě. Patří mezi ně silná a slabá jaderná síla, gravitace a elektromagnetická síla. Vědci nyní pozorovali v atomu helia jev, který nedokáží přisoudit ani jedné z nich, mohlo by jít o projev páté základní interakce a jejím nositelem by mohla být temná hmota.

celý článek

Fyzikální experiment s ultrarychlým laserem odhalil doposud neznámé skupenství hmoty

24. 11. 2019 (novější než zobrazený článek)

S narůstající energií dochází v materiálech k poklesu uspořádanosti jejich vnitřní struktury. Nové pokusy s vlnou hustoty náboje (charge density wave, CDW) však ukazují, že za určitých podmínek lze dosáhnout opačného výsledku: laserové pulzy ve speciálním materiálu vytváří vysoce organizovanou strukturu.

celý článek

Nový způsob měření gravitace: pomocí poletujících atomů a laserů

18. 11. 2019 (novější než zobrazený článek)

Nový způsob měření gravitace: pomocí poletujících atomů a laserůTým vědců z University of California, Berkeley našel nový způsob na měření gravitace - sledováním rozdílů v atomech, které jsou udržovány ve vzduchu za pomoci laseru. Nová metoda by mohla přinést mnohá nová využití napříč obory, zejména díky přenositelnosti zařízení. Výsledky výzkumu byly publikovány v magazínu Science.

celý článek

Nové měření zpřesnilo velikost protonu, je o něco menší než se dříve myslelo

9. 11. 2019 (novější než zobrazený článek)

Vědcům z Thomas Jefferson National Accelerator Facility se podařilo změřit velikost protonu, jednoho ze základních stavebních kamenů atomů. Podle jejich měření má proton poloměr 0,831 fm, což je o něco méně než předchozí nejpřesnější hodnota 0,88 fm. Výsledky výzkumu prováděného metodou elektronového rozptylu byly publikovány v magazínu Nature.

celý článek

Rekord ve zrychlení elektronů v urychlovači částic: z nuly na 7,8 GeV

29. 10. 2019 (novější než zobrazený článek)

Vědcům z Lawrence Berkeley National Laboratory v USA se podařilo zlomit dosavadní rekord v urychlení subatomárních částic. Na pouhých 20 centimetrech zvýšili energii proudu elektronů z 0 na 7,8 GeV, čímž překonali svůj vlastní rekord z roku 2014 téměř dvojnásobně. Předchozí rekord byl 4,2 GeV na devíti centimetrech.

celý článek

Vědci spojili světlo a hmotu, aby vytvořili částice s novými vlastnostmi

5. 7. 2019 (novější než zobrazený článek)

Každý druh atomu má unikátní vlastnosti, mezi ně patří i to, že absorbuje nebo emituje světlo pouze určitých energií, které odpovídají možným orbitalům jeho elektronů (největší pravděpodobnost výskytu elektronu kolem jádra atomu). To umožňuje vědcům identifikaci takových atomů, protože toto chování je stejné ve vzdáleném vesmíru i na Zemi. Vědci z University of Chicago nyní vytvořili nové hybridní částice, které vykazují nové typy chování.

celý článek