تولید پرقدرت‌ترین پرتوهای الکترونی

فیزیکدانان به رکورد جدیدی در تولید پرقدرت‌ترین پرتوهای الکترونی دست یافتند 

🔸تیمی از فیزیک‌دانان آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده «SLAC» در مِنلو پارک کالیفرنیا موفق شدند پرقدرت‌ترین و پرجریان‌ترین پرتوهای الکترونی را ایجاد کنند. نتایج این تحقیق در مجله «Physical Review Letters» منتشر شده است.

🔸در این مطالعه جدید، تیم تحقیقاتی توانست قدرت پرتوهای الکترونی را به سطح جدیدی برساند و به آن ها قابلیت‌هایی مشابه لیزرهای پرقدرت بدهد.

🔸در این پژوهش پرتوهای الکترونی پرانرژی از میان شتاب‌دهنده عبور داده شدند. در چنین سامانه‌هایی الکترون‌ها با استفاده از آهنرباهای قدرتمند به سرعت‌های بالاتری رسانده می‌شوند؛ این الکترون‌ها درون محفظه خلأ سوار بر امواج رادیویی حرکت می‌کنند. تیم تحقیقاتی حرکت الکترون‌ها را به اتومبیل‌های مسابقه‌ای تشبیه کرده که در پیست بیضی‌شکل حرکت می‌کنند. در این مسیر، الکترون‌ها تا حدود ۹۹ درصد سرعت نور شتاب می‌گیرند.

🔸برای شبیه‌سازی این مسیر، پژوهشگران زنجیره‌ای از الکترون‌ها به طول یک میلی‌متر را در مدار قرار دادند. در این وضعیت الکترون‌های جلویی روی بخش کم‌شیب‌تر موج رادیویی حرکت کردند که باعث شد با انرژی کمتری از پیچ خارج شوند، پدیده‌ای که به آن «چرپ» (Chirp) گفته می‌شود.

🔸پژوهشگران با استفاده از مجموعه‌ای از آهنرباها، الکترون‌ها را مجبور کردند ابتدا به چپ، سپس به راست و مجدد به چپ منحرف شوند تا در نهایت به مسیر اصلی بازگردند. در این فرایند، الکترون‌های کم‌انرژی‌تر نسبت به الکترون‌های پرانرژی‌تر انحراف بیشتری پیدا کردند؛ در نتیجه مسیر الکترون‌های کم‌انرژی طولانی‌تر شد و این فرصت را برای الکترون‌های پرانرژی فراهم کرد که به آنها برسند. این فرایند باعث فشرده‌سازی زنجیره الکترون‌ها شد.

🔸در ادامه پژوهشگران آهنربای دیگری اضافه کردند که انرژی الکترون‌ها را با نور مبادله کرد و باعث شد چیرپ‌ها شدیدتر شوند. درنهایت این زنجیره الکترونی بارها و بارها درون مدار چرخانده شد و هر بار پرتو الکترونی قوی‌تر و کوتاه‌تر شد. در اوج این فرایند، طول پالس به ۳ دهم میکرومتر رسید.