Une équipe de chercheurs de DESY a franchi une étape importante sur la voie de l’accélérateur de particules du futur. Pour la première fois, un soi-disant accélérateur plasma laser a fonctionné pendant in addition d’une journée tout en produisant en continu des faisceaux d’électrons. La ligne de lumière LUX, développée et exploitée conjointement par DESY et l’Université de Hambourg, a duré 30 heures. « Cela nous rapproche du fonctionnement régulier de cette technologie innovante d’accélérateur de particules », déclare Andreas R. Maier de DESY, le chief du groupe. Les scientifiques font état de leur file dans la revue Actual physical Review X. « Le moment est venu de déplacer l’accélération du plasma laser du laboratoire vers des applications pratiques », ajoute le directeur de la division Accelerator de DESY, Wim Leemans.



Les physiciens espèrent que la strategy de l’accélération laser au plasma conduira à une nouvelle génération d’accélérateurs de particules puissants et compacts offrant des propriétés uniques pour un significant éventail d’applications. Dans cette procedure, un laser ou un faisceau de particules énergétiques crée une onde de plasma à l’intérieur d’un fin capillaire. Un plasma est un gaz dans lequel les molécules de gaz ont été dépouillées de leurs électrons. LUX utilise l’hydrogène comme gaz.

« Les impulsions laser se frayent un chemin à travers le gaz sous la forme de disques étroits, dépouillant les électrons des molécules d’hydrogène et les balayant comme un chasse-neige », explique Maier, qui travaille au Heart for No cost-Electron Laser Science (CFEL ), une entreprise commune entre DESY, l’Université de Hambourg et la société Max Planck. « Les électrons dans le sillage de l’impulsion sont accélérés par l’onde de plasma chargée positivement devant eux – un peu comme un wakeboarder chevauche la obscure derrière la poupe d’un bateau. »



Ce phénomène permet aux accélérateurs laser à plasma d’atteindre des intensités d’accélération jusqu’à mille fois supérieures à celles que pourraient fournir les devices les additionally puissantes d’aujourd’hui. Les accélérateurs plasma permettront des systèmes additionally compacts et in addition puissants pour un big éventail d’applications, de la recherche fondamentale à la médecine. Un selected nombre de défis methods doivent encore être surmontés avant que ces dispositifs puissent être mis en pratique. « Maintenant que nous sommes en mesure d’exploiter notre ligne de lumière pendant de longues périodes, nous serons mieux à même de relever ces défis », explique Maier.

Au cours de l’opération sans arrêt report, les physiciens ont accéléré plus de 100 000 paquets d’électrons, un par seconde. Grâce à ce vaste ensemble de données, les propriétés de l’accélérateur, du laser et des paquets peuvent être corrélées et analysées de manière beaucoup as well as précise. « Les versions indésirables du faisceau d’électrons peuvent être retracées à des points spécifiques du laser, par exemple, de sorte que nous sachions maintenant exactement par où nous devons commencer afin de produire un faisceau de particules encore meilleur », déclare Maier. « Cette approche pose les bases d’une stabilisation energetic des faisceaux, telle qu’elle est déployée sur tous les accélérateurs hautes performances du monde », explique Leemans.

Selon Maier, la clé du succès a été de combiner l’expertise de deux domaines différents: l’accélération du plasma et le savoir-faire en fonctionnement steady des accélérateurs. « Les deux sont disponibles chez DESY, qui est sans précédent dans le monde à cet égard », souligne Maier. Selon lui, de nombreux facteurs ont contribué au fonctionnement stable à prolonged terme de l’accélérateur, de la technologie du vide et de l’expertise laser à un système de contrôle complet et sophistiqué. « En principe, le système aurait pu continuer à fonctionner encore furthermore longtemps, mais nous l’avons arrêté au bout de 30 heures », rapporte Maier. « Depuis lors, nous avons répété de telles programs trois fois de in addition. »

« Ce travail démontre que les accélérateurs laser à plasma peuvent générer une sortie reproductible et contrôlable. Cela fournit une base concrète pour développer cette technologie, afin de construire de futures resources lumineuses basées sur des accélérateurs à DESY et ailleurs », résume Leemans.