Les scientifiques du SLAC ont inventé une structure d'accélérateur en cuivre qui pourrait rendre les futurs lasers à rayons X et accélérateurs pour la radiothérapie plus compacts.  Il alimente un rayonnement térahertz dans une minuscule cavité pour propulser les particules à d'énormes énergies.  Cette image montre la moitié de la structure avec la cavité dans la zone encerclée.  Encart: Image au microscope électronique à balayage d'une section de la cavité, qui mesure 3,5 mm de long et 280 microns de large à son point le plus étroit.

Le rayonnement THz pourrait aider à miniaturiser et amplifier les accélérateurs de particules

Une équipe de scientifiques du SLAC National Accelerator Laboratory du DoE a inventé un nouveau type d’accélérateur de particules qui fournit 10 fois le gain d’énergie sur une distance donnée par rapport aux accélérateurs actuels. Cela pourrait rendre les accélérateurs utilisés pour une application donnée 1/10e la longueur des machines d’aujourd’hui.

Les accélérateurs actuels s’appuient sur des champs de radiofréquence (RF) à haute énergie pour augmenter la vitesse et l’énergie des particules. Le champ alimente spécifiquement des cavités où les particules y sont exposées. Chaque cavité fournit une augmentation d’énergie limitée sur une distance donnée, il faut donc une longue ligne de cavités pour créer des faisceaux à haute énergie.

Les nouveaux accélérateurs du SLAC utilisent des ondes térahertz (THz) par opposition aux champs RF. Bien que les deux soient des formes de rayonnement électromagnétique, les ondes THz sont 10 fois plus courtes que les ondes radio, de sorte que les cavités des accélérateurs THz peuvent également être plus petites. En fait, celui construit par l’équipe ne mesurait que 0,2 po de long.

Les scientifiques du SLAC ont inventé une structure d’accélérateur en cuivre qui pourrait rendre les futurs lasers à rayons X et accélérateurs pour la radiothérapie plus compacts. Il alimente un rayonnement térahertz dans une minuscule cavité pour propulser les particules à d’énormes énergies. Cette image montre la moitié de la structure avec la cavité dans la zone encerclée. Encart: Image au microscope électronique à balayage d’une section de la cavité, qui mesure 3,5 mm de long et 280 microns de large à son point le plus étroit.Chris Pearson / Emilio Nanni / Laboratoire national des accélérateurs du SLAC

La construction de ces petites cavités aux tolérances requises a forcé l’équipe à proposer une nouvelle méthode de fabrication pour les dispositifs. Dans le passé, la méthode standard consistait à les construire en empilant de fines couches de couches de cuivre les unes sur les autres. L’équipe a obtenu une cavité plus précise et plus précise en usinant deux moitiés et en les liant ensemble.

La nouvelle structure génère également des impulsions de particules mille fois plus courtes que celles des cavités en cuivre conventionnelles. Cela signifie qu’ils peuvent produire des faisceaux pulsant à une fréquence plus élevée et capables de libérer plus de puissance sur une période de temps donnée.

Le prochain objectif des chercheurs est de transformer leur invention en un canon à électrons qui pourrait générer des faisceaux lumineux d’électrons pour les lasers à rayons X de la prochaine génération, les microscopes électroniques et même les traitements contre le cancer. Dans le même temps, l’équipe doit attendre des générateurs THz meilleurs et plus efficaces. La courte longueur d’onde des ondes THz rend difficile le développement et la construction de sources THz. Actuellement, les chercheurs du SLAC explorent les générateurs THz à faisceau d’électrons et laser en tant que puissance de crête élevée à l’intérieur d’accélérateurs plus petits pour de futures applications dans le monde réel.

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