Kompaktna pedala za gas generiše desetine milijardi elektron volti energije puštajući elektronima da surfuju u tragu lasera

Pedale gasa sa česticama imaju veliki potencijal za primjenu poluvodiča, medicinsko snimanje i terapiju, te materijale, energiju i medicinska istraživanja. Ali tradicionalne pedale gasa zahtevaju veliki prostor za rad, veoma su skupe i dostupne su samo u nekoliko nacionalnih laboratorija i univerziteta. Prema najnovijem izdanju časopisa Matter and Radiation in Extreme Conditions, tim istraživača, uključujući Univerzitet Teksas u Austinu, demonstrirao je kompaktnu papučicu gasa sa česticama manje od 20 metara dužine pod nazivom Advanced Laser Tail Field Accelerator, koja proizvodi elektronski snop sa energijom od 10 milijardi elektron volti.
U SAD-u trenutno postoje samo dvije pedale za gas koje mogu doseći tako visoku energiju elektrona, ali obje su dugačke 3 kilometra. Sada istraživači mogu postići tako visoke energije u komori unutar 10 centimetara.
Laserske pedale gasa u buđenju zasnovane su na principu pucanja gasa helijuma izuzetno moćnim laserom koji ga zagrijava u plazmu i stvara valove koji izbijaju elektrone iz plina, stvarajući visokoenergetski snop elektrona. Koncept je široko objavljen od kada je predložen 1979.
Ovaj put, ključni napredak istraživačkog tima oslanja se na nanočestice. Pomoćni laser udara u metalnu ploču unutar plinske komore, koja ubrizgava mlaz metalnih nanočestica koje povećavaju energiju koja se prenosi s vala na elektrone.
Laser, poput čamca koji prelazi površinu jezera, ostavlja trag, a elektroni jašu ovim plazma talasom poput surfera u buđenju. Istraživači to upoređuju s teškoćom surfera da nekontrolirano uđe u val, tako da obično motorni čamac odvuče surfera u val. U novoj papučici gasa, nanočestice su ekvivalentne motornom čamcu, otpuštaju svoje elektrone u pravoj tački iu pravo vrijeme, tako da svi mogu "surfati" repnim talasom.
U svojim eksperimentima, istraživači su koristili jedan od najmoćnijih pulsnih lasera na svijetu, Texas Tile Laser, koji emituje ultra-snažan impuls svjetlosti jednom na sat, ali traje samo 150 femtosekundi.
Tim trenutno istražuje upotrebu njihove papučice gasa u razne svrhe, kao što je testiranje sposobnosti svemirske elektronike da izdrži zračenje, fotografisanje 3D unutrašnjosti dizajna čipova, pa čak i razvoj novih terapija raka i naprednih medicinskih tehnika snimanja.
Pedala gasa bi se također mogla koristiti za napajanje rendgenskog lasera sa slobodnim elektronima, uređaja koji može snimati usporene filmove o događajima na atomskom ili molekularnom nivou kao što su interakcije lijeka i ćelije, promjene unutar baterije koje uzrokuju požar za početak, hemijske reakcije unutar solarnog panela i način na koji virusni proteini mijenjaju oblik kako inficiraju ćeliju.