Kompakts gāzes pedālis ģenerē desmitiem miljardu elektronu voltu enerģijas, ļaujot elektroniem sērfot lāzera pamodā

Daļiņu gāzes pedāļiem ir liels potenciāls pusvadītāju lietojumos, medicīniskajā attēlveidošanā un terapijā, kā arī materiālu, enerģijas un medicīnas pētniecībā. Taču tradicionālajiem gāzes pedāļiem ir nepieciešama liela telpa, lai tie darbotos, tie ir ļoti dārgi, un tie ir pieejami tikai dažās nacionālajās laboratorijās un universitātēs. Saskaņā ar jaunāko žurnāla Matter and Radiation in Extreme Conditions numuru pētnieku komanda, tostarp Teksasas Universitāte Ostinā, ir demonstrējusi kompaktu daļiņu gāzes pedāli, kura garums ir mazāks par 20 metriem, ko sauc par Advanced Laser Tail Field Accelerator, kas rada elektronu stars ar enerģiju 10 miljardi elektronvoltu.
Pašlaik ASV ir tikai divi gāzes pedāļi, kas var sasniegt tik augstu elektronu enerģiju, taču abi ir 3 kilometrus gari. Tagad pētnieki var sasniegt tik augstu enerģiju kamerā 10 centimetru robežās.
Lāzera modināšanas lauka gāzes pedāļi ir balstīti uz hēlija gāzes šaušanas principu ar ārkārtīgi jaudīgu lāzeru, kas to sasilda plazmā un rada viļņus, kas izsit elektronus no gāzes, radot augstas enerģijas elektronu staru kūli. Koncepcija ir plaši reklamēta kopš tā ierosināšanas 1979. gadā.
Šoreiz pētniecības grupas galvenais sasniegums ir atkarīgs no nanodaļiņām. Papildu lāzers ietriecas metāla plāksnē gāzes kameras iekšpusē, kas injicē metāla nanodaļiņu plūsmu, kas uzlabo enerģiju, kas tiek pārnesta no viļņa uz elektroniem.
Lāzers, tāpat kā laiva, kas skraida ezera virsmu, atstāj nomodu, un elektroni brauc ar šo plazmas vilni kā nomodā sērfotājs. Pētnieki to salīdzina ar grūtībām sērfotājam nekontrolēti iekļūt vilnī, tāpēc parasti motorlaiva sērfotāju ievilks vilnī. Jaunajā gāzes pedālī nanodaļiņas ir līdzvērtīgas motorlaivai, kas atbrīvo savus elektronus īstajā punktā un īstajā laikā, lai tās visas varētu "sērfot" pa astes vilni.
Savos eksperimentos pētnieki izmantoja vienu no pasaulē jaudīgākajiem impulsu lāzeriem Texas Tile Laser, kas reizi stundā izstaro īpaši jaudīgu gaismas impulsu, bet ilgst tikai 150 femtosekundes.
Šobrīd komanda pēta gāzes pedāļa izmantošanu dažādiem mērķiem, piemēram, pārbauda kosmosa elektronikas spēju izturēt starojumu, fotografē mikroshēmu dizaina 3D iekšējos elementus un pat izstrādā jaunas vēža terapijas un progresīvas medicīniskās attēlveidošanas metodes.
Gāzes pedāli var izmantot arī, lai darbinātu rentgenstaru brīvo elektronu lāzeru — ierīci, kas var uzņemt palēninātas filmas par atomu vai molekulārā mēroga notikumiem, piemēram, zāļu un šūnu mijiedarbību, izmaiņām akumulatorā, kas izraisa ugunsgrēku. lai sāktu, ķīmiskās reakcijas saules paneļa iekšpusē un veids, kā vīrusu proteīni maina formu, inficējot šūnu.