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.](/fysikk/forskning/prosjekter/staging-of-plasma-accelerators-for-timely-applications/plasmalens.jpg)
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.
![Bildet kan inneholde: rektangel, font, linje, materiell egenskap, parallell.](/fysikk/forskning/prosjekter/staging-of-plasma-accelerators-for-timely-applications/nocorrection.gif)
ustabil/feil energi.
![Bildet kan inneholde: rektangel, font, linje, skråningen, parallell.](/fysikk/forskning/prosjekter/staging-of-plasma-accelerators-for-timely-applications/selfcorrection.gif)
Mål
- Utvikle ulineære plasmalinser; for å koble sammen akseleratormoduler
- Forstå selv-korreksjonsmekanismer; for å gjøre plasma-akseleratorer stabile
- Et konseptuelt design av en maskin for sterkfelts-QED-eksperimenter
Finansiering![Bildet kan inneholde: font, kunst, sirkel, mønster, rektangel.](/fysikk/forskning/prosjekter/staging-of-plasma-accelerators-for-timely-applications/european_research_council_logo.svg.png)
ERC Starting Grant SPARTA (2024–2028), grant agreement No 101116161, tildelt Carl A. Lindstrøm (Principal Investigator).
Samarbeid
- FACET-II ved SLAC National Accelerator Lab (Calif., USA)
- CLEAR User Facility ved CERN (Géneve, Sveits)
- ADVANCE Lab ved DESY (Hamburg, Tyskland)
Videre lesning
Foredrag: "Solutions and challenges for a multi-stage plasma accelerator" (EuroNNac 2022)
Preprint: "Self-correcting longitudinal phase space in a multistage plasma accelerator" (arXiv)