A kompakt gázpedál több tízmilliárd elektronvolt energiát termel azáltal, hogy hagyja, hogy az elektronok szörföljenek a lézer nyomában

A részecskegáz pedálokban nagy lehetőségek rejlenek a félvezető alkalmazásokban, az orvosi képalkotásban és terápiában, valamint anyag-, energia- és orvosi kutatásban. A hagyományos gázpedálok azonban nagy helyet igényelnek a működéshez, nagyon drágák, és csak néhány nemzeti laboratóriumban és egyetemen állnak rendelkezésre. Az Matter and Radiation in Extreme Conditions című folyóirat legfrissebb száma szerint egy kutatócsoport, köztük az austini Texasi Egyetem, bemutatott egy 20 méternél rövidebb, kompakt részecskegázpedált, az Advanced Laser Tail Field Acceleratort, amely 10 milliárd elektronvolt energiájú elektronsugár.
Jelenleg csak két gázpedál van az USA-ban, amely ilyen nagy elektronenergiát képes elérni, de mindkettő 3 kilométer hosszú. Ma már a kutatók ilyen nagy energiákat érhetnek el egy kamrában 10 centiméteren belül.
A lézeres ébrenléti gázpedálok azon az elven alapulnak, hogy egy rendkívül erős lézerrel héliumgázt lövöldöznek le, amely plazmává melegíti, és olyan hullámokat hoz létre, amelyek elektronokat ütnek ki a gázból, így nagy energiájú elektronsugarat hoznak létre. A koncepció 1979-es javaslata óta széles körben ismertté vált.
Ezúttal a kutatócsoport kulcsfontosságú előrelépése a nanorészecskéken alapul. Egy segédlézer a gázkamrában lévő fémlemezhez ütközik, amely fém nanorészecskék áramlását fecskendezi be, amely fokozza a hullámból az elektronok felé továbbított energiát.
A lézer, mint egy csónak, amely a tó felszínét súrolja, nyomot hagy maga után, és az elektronok úgy lovagolják meg ezt a plazmahullámot, mint egy ébrenléti szörfös. A kutatók ezt azzal a nehézséggel hasonlítják össze, hogy egy szörfös ellenőrizetlenül bejut a hullámba, így jellemzően egy motorcsónak belerángatja a szörföst a hullámba. Az új gázpedálban a nanorészecskék egy motorcsónak megfelelői, a megfelelő pontban és a megfelelő időben engedik ki elektronjaikat, így mindannyian "szörfölhetnek" a farokhullámon.
A kutatók kísérleteik során a világ egyik legerősebb impulzuslézerét, a Texas Tile Lasert használták, amely óránként egyszer ultraerős fényimpulzust bocsát ki, de mindössze 150 femtoszekundumig tart.
A csapat jelenleg vizsgálja gázpedáljuk felhasználását különféle célokra, például tesztelik az űrelektronika sugárzásálló képességét, lefényképezik a chiptervek 3D-s belső elemeit, sőt új rákterápiákat és fejlett orvosi képalkotó technikákat is kifejlesztenek.
A gázpedál egy röntgensugaras szabadelektron-lézer működtetésére is használható, egy olyan eszköz, amely lassított felvételeket készíthet atomi vagy molekuláris léptékű eseményekről, például gyógyszer-cella kölcsönhatásokról, az akkumulátor belsejében bekövetkező változásokról, amelyek tüzet okoznak. kezdetben a napelemen belüli kémiai reakciók, és az a mód, ahogyan a vírusfehérjék alakot változtatnak, ahogy megfertőznek egy sejtet.