Energia

Elétrons surfam onda de laser para encolher aceleradores
Uma característica única do acelerador fotônico é que ele é modular, podendo ser expandido para um sistema multinível. [Imagem: John Breuer]

Aceleração com luz

Físicos do Instituto Max Planck, na Alemanha, conseguiram acelerar elétrons diretamente usando uma onda de luz.

Se partículas eletricamente carregadas podem ser aceleradas com luz, isso abre o caminho para a construção de aceleradores de partículas muito mais compactos do que os atuais.

Nos aceleradores atuais, as partículas são aceleradas por micro-ondas. Recentemente, um grupo norte-americano construiu um acelerador de elétrons menor que um grão de arroz, mas que ainda depende da etapa inicial de micro-ondas.

Para construir aceleradores de partículas mais compactos, o campo elétrico de condução das partículas tem que ser reforçado.

O problema é o material de que são feitos os aceleradores atuais: um metal.

As superfícies metálicas podem ser danificadas quando o campo elétrico é forte demais, limitando a energia que pode ser transferida para a partícula a cada metro do trajeto - a saída é fazer um acelerador bem grande.

Os pesquisadores alemães usaram um material não condutor, o vidro, que pode suportar campos elétricos 100 vezes mais intensos do que os metais, desde que a fonte do campo elétrico seja a luz.

John Breuer e Peter Hommelhoff obtiveram uma força de aceleração tão forte quanto a alcançada nos aceleradores de partículas convencionais.

E uma característica única do seu dispositivo é que ele é modular, podendo ser expandido para um sistema multinível, capaz de acelerar partículas a velocidades cerca de 100 vezes mais rápidas do que os sistemas atuais.

E isso vale não apenas para elétrons, mas também para íons e prótons.

Em um cálculo rápido, os pesquisadores estimam que isso resultará em aceleradores com 10 metros de diâmetro e custando uma fração dos atuais.

Bibliografia:

Laser-Based Acceleration of Nonrelativistic Electrons at a Dielectric Structure
John Breuer, Peter Hommelhoff
Physical Review Letters
Vol.: 111.134803
DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.134803




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