Kompaktiškas dujų pedalas generuoja dešimtis milijardų elektronų voltų energijos leisdamas elektronams banguoti lazerio bangoje

Kietųjų dalelių dujų pedalai turi didelį puslaidininkių pritaikymo, medicininio vaizdo gavimo ir terapijos bei medžiagų, energijos ir medicinos tyrimų potencialą. Tačiau tradiciniams dujų pedalams reikia didelės erdvės, jie yra labai brangūs ir prieinami tik keliose nacionalinėse laboratorijose ir universitetuose. Remiantis naujausiu žurnalo „Matter and Radiation in Extreme Conditions“ numeriu, mokslininkų komanda, įskaitant Teksaso universitetą Ostine, pademonstravo kompaktišką, mažiau nei 20 metrų ilgio dalelių dujų pedalą, vadinamą „Advanced Laser Tail Field Accelerator“, kuris sukuria elektronų pluoštas, kurio energija yra 10 milijardų elektronų voltų.
Šiuo metu JAV yra tik du dujų pedalai, galintys pasiekti tokią didelę elektronų energiją, tačiau abu yra 3 kilometrų ilgio. Dabar tyrėjai gali pasiekti tokią didelę energiją kameroje per 10 centimetrų.
Lazeriniai pažadinimo lauko dujų pedalai yra pagrįsti principu, kad helio dujos šaudo itin galingu lazeriu, kuris jas įkaitina į plazmą ir sukuria bangas, kurios išmuša elektronus iš dujų, sukurdamos didelės energijos elektronų pluoštą. Ši koncepcija buvo plačiai viešinama nuo tada, kai ji buvo pasiūlyta 1979 m.
Šį kartą pagrindinė mokslinių tyrimų grupės pažanga priklauso nuo nanodalelių. Pagalbinis lazeris atsitrenkia į metalinę plokštę dujų kameros viduje, kuri įpurškia metalinių nanodalelių srautą, kuris sustiprina energiją, perduodamą iš bangos į elektronus.
Lazeris, kaip ežero paviršių plaukiantis valtis, palieka bangą, o elektronai plaukia šia plazmos banga kaip banglentininkas. Tyrėjai lygina tai su sunkumais, kai banglentininkas nekontroliuojamas patenka į bangą, todėl paprastai motorinė valtis įtemps banglentininką į bangą. Naujajame dujų pedale nanodalelės prilygsta motorinei valčiai, reikiamu tašku ir tinkamu laiku išleidžiančios savo elektronus, todėl visos gali „naršyti“ uodegos bangą.
Savo eksperimentuose mokslininkai naudojo vieną galingiausių pasaulyje impulsinių lazerių „Texas Tile Laser“, kuris kartą per valandą skleidžia itin galingą šviesos impulsą, tačiau trunka tik 150 femtosekundžių.
Šiuo metu komanda tiria savo dujų pedalo panaudojimą įvairiems tikslams, pavyzdžiui, išbando kosminės elektronikos gebėjimą atlaikyti spinduliuotę, fotografuoja lustų konstrukcijų 3D vidines dalis ir netgi kuria naujas vėžio gydymo priemones ir pažangias medicinines vaizdavimo technologijas.
Dujų pedalas taip pat gali būti naudojamas maitinti rentgeno spindulių laisvųjų elektronų lazerį, įrenginį, kuris gali filmuoti sulėtintus atominio ar molekulinio masto įvykių filmus, tokius kaip vaistų ir ląstelių sąveika, akumuliatoriaus pokyčiai, sukeliantys gaisrą. pradėti, cheminės reakcijos saulės skydelyje ir tai, kaip viruso baltymai keičia formą užkrėsdami ląstelę.