Con el fin de mejorar la calidad del haz de electrones, el calentador láser se balanceó hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la trayectoria del rayo láser infrarrojo. Al vaciar la viga, el equipo descubrió que podían producir haces de mayor calidad y más estables.
Nuevas investigaciones muestran que cuando un haz de electrones se amplifica en medio de un rayo láser de anillo, el haz de electrones se puede enrollar con una mayor calidad y producir un haz de rayos X más brillante.
Un grupo de científicos propuso una manera de mejorar el haz de electrones y producir un haz de rayos X más brillante: le puso un anillo. El equipo incluyó investigadores del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía y de la Universidad de Stanford, y publicó sus hallazgos en la Carta de Revisión de Física a principios de este mes.
En el acelerador lineal de SLAC, fuente de luz coherente (LCLS) y otros láseres de electrones libres de rayos X, los científicos comprimen y aceleran el haz de electrones para acercarse a la velocidad de la luz, y luego los balancean hacia adelante y hacia atrás a través de una serie de imanes para generar rayos X. Estos rayos X se utilizan para estudiar muestras biológicas, químicas y materiales, lo que permite a los científicos crear imágenes de alta resolución de cómo se mueven sus estructuras moleculares.
Los investigadores encontraron que cuando estos haces de electrones son largos y lisos (como el fútbol americano), son los más estables, pueden producir rayos X más brillantes con longitudes de onda más uniformes, y pueden proporcionar imágenes de mayor resolución. Pero debido a que el científico de SLAC e investigador principal Sergio Carbajo dice que debido a que los electrones se repelen unos a otros cuando se crean en el vacío, el haz eventualmente se volverá más corto e impredecible, como "desinflar" el fútbol está cubierto por picos. "
"Expansión del fútbol"
Para resolver este problema, los científicos utilizaron un dispositivo llamado calentador láser, una tecnología que ha sido investigada a largo plazo por los coautores Huang Zhirong Huang y Daniel Ratner en SLAC. El calentador láser agita el haz de electrones de ida y vuelta a lo largo de la trayectoria del rayo láser infrarrojo, lo que permite a los científicos hacer haces más largos y de mejor forma. Carbajo dijo que este proceso inyecta energía en el haz, "introducir un poco de caos tan pronto como sea posible para evitar que la línea de producción de más caos".
Dijo: "Nuestra idea es que si no hacemos nada para hinchar y suavizar los picos del fútbol, y luego enviarlo al acelerador lineal, las imperfecciones se amplificarán y la calidad del haz se deteriorará", dice. Sin embargo, si 'calentamos' el electrón y cambiamos su distribución de energía al principio, podemos personalizar su forma para mejorar su masa cuando llegue al final del acelerador".
"Láser de donut"
En este nuevo estudio, el equipo de investigación mejoró el dispositivo al vaciar el rayo láser en un "láser de anillo" en forma de anillo. Esta nueva tecnología de modelado de electrones puede mejorar la irregularidad y producir un haz más estable, ya que sacudirá los electrones de manera diferente de acuerdo a lo cerca que estén los electrones del centro del anillo. El resultado final es un balón de fútbol perfectamente formado adecuado para volar en cualquier Super Bowl subatómico.
"Esta tecnología mejora la calidad general del haz de electrones", dijo Carbajo. "Proporciona un control preciso de la forma del haz de electrones, por lo que tiene un significado innovador en la amplificación del rendimiento de los instrumentos científicos que dependen del haz de electrones (como anillos de almacenamiento, aceleradores lineales y fuentes de luz).