English version of this page

SPARTA (ERC StG): Utvikling av multi-modul plasma-baserte akseleratorer

Partikkel-akseleratorer brukes til alt fra forskning til kreftbehandling, men er veldig kostbare. Plasma-basert akselerasjon kan drastisk redusere kostnaden sammenliknet med dagens teknologi. SPARTA-prosjektet har som mål å løse to gjenværende utfordringer i plasma-akselerasjon: kobling av akselerator-moduler; og stabil akselerasjon.

Bildet kan inneholde: bildesign, font, duppeditt, elektrisk blå, teknologi.

Plasma-basert akselerator, med et plasma (blåhvitt) kun 50 mm langt og 1.5 mm bredt. En "bunt" av elektroner (oransje; til høyre i boblen) brukes til å drive sterke elektriske felt som raskt akselererer en etterfølgende elektron-bunt (til venstre i boblen). Denne akseleratoren er 10–1000 ganger mindre enn en vanlig partikkel-akselerator.

Om prosjektet

SPARTA (Staging of Plasma Accelerators for Realizing Timely Applications) er et ERC-støttet, 5-årig prosjekt for å utvikle ny partikkelakseleratorteknologi ved Fysisk Institutt, i samarbeid med internasjonale partnere.

Plasma-baserte akseleratorer, som kan akselerere elektroner til høy energi på veldig kort avstand (f.eks. 1 GeV på 1 cm) lover mer kompakte og billigere partikkelakseleratorer, men byr på nye utfordringer. To hovedutfordringer er:

Å koble sammen flere plasmaakselerator-moduler, nødvendig for å oppnå høy energi (100 GeV eller høyere) – elektronene må re-fokuseres uten "kvalitetstap";
Å unngå plasma-ustabiliteter og redusere ekstremt små toleranser (sub-mikrometer/femtosekund-nivå).

Bildet kan inneholde: bilbelysning, bildesign, støtfanger, eksteriør av biler, duppeditt. — Plasma-linse: idéell for fokusering av elektroner.

SPARTA-prosjektet tester to nye idéer som kan løse disse problemene:

Ulineære plasma-linser, en videreutvikling av såkalte plasma-linser som lover "perfekt" fokusering mellom akseleratormoduler;
Selv-korreksjonsmekanismer som oppstår ved bruk av flere moduler, for å stabilisere akselerasjonen uten ytre styring.

Dersom disse løsningene overkommer problemene, kan plasma-akselerasjon endelig levere elektroner over 100 GeV-nivå, det høyeste noengang. Som første bruksområde – en slags "lavt-hengende frukt" – foreslås et eksperiment innen sterkfelts-QED (kvante-elektrodynamikk), der en ekstremt kraftig laserstråle kolliderer med elektroner med høy energi.