Ett team av forskare har hittat ett sätt att förbättra elektronbuntar och producera ljusare röntgenstrålar:Sätt en ring på dem. Laget, som inkluderar forskare från Institutionen för energis SLAC National Accelerator Laboratory och Stanford University, publicerade sina resultat i Fysiska granskningsbrev Tidigare den här månaden.

Vid röntgenfri elektronelasrar som SLAC:s Linac Coherent Light Source (LCLS), forskare komprimerar och accelererar elektronbuntar till nästan ljusets hastighet, vifta sedan fram och tillbaka genom en serie magneter för att skapa röntgenstrålar. Dessa röntgenstrålar används sedan för att undersöka biologiska, kemiska och materialprover, gör det möjligt för forskare att skapa högupplösta bilder av hur deras molekylära strukturer rör sig.

Forskare har funnit att dessa elektronbuntar är mest stabila när de är långa och släta, som en amerikansk fotboll, producerar ljusare röntgenstrålar med mer enhetliga våglängder och möjliggör bilder med högre upplösning. Men eftersom elektroner stöter bort var och en när de genereras i ett vakuum, gängen hamnar kortare och oförutsägbart ojämnt, "som en tömd fotboll täckt av spikar, "säger SLAC -forskaren och huvudutredaren Sergio Carbajo.

Blåser upp fotbollen

För att hantera detta problem, forskare använder en enhet som kallas en laservärmare, en teknik som länge har studerats vid SLAC av medförfattare Zhirong Huang och Daniel Ratner. Laservärmaren skakar elektronbunten fram och tillbaka när den följer vägen för en infraröd laserstråle, låta forskare skapa längre, bättre formade gäng. Denna process injicerar energi i klasarna, "introducerar lite kaos tidigt för att förhindra mer kaos längs linjen, "Säger Carbajo.

"Tanken är att om vi inte gör någonting för att blåsa upp och jämna ut fotbollens spikar innan vi skickar ner den linjära acceleratorn, bristerna kommer att förstärkas och strålens kvalitet försämras, "säger han." Men om vi "värmer" elektronen och ändrar dess energifördelning i början, vi kan skräddarsy dess form för att förbättra dess kvalitet när den når slutet av acceleratorn. "

"Munklaser"

I denna nya forskning, laget förbättrade denna enhet genom att håla ut laserstrålen i en ringformad "munklaser". Denna nya elektronformningsteknik förbättrar ojämnheterna och ger ett mer stabilt gäng eftersom det skakar elektroner olika beroende på hur nära de är i mitten av ringen. Slutresultatet är en perfekt formad fotbollsform för att flyga i alla subatomära Super Bowl.

"Denna teknik ökar den övergripande kvaliteten på elektrongruppen, "Carbajo säger." Det ger exakt kontroll över formen på en elektronstråle och kan därför vara avgörande för att förstora prestandan hos vetenskapliga instrument som är beroende av dem, såsom förvaringsringar, linjära acceleratorer och ljuskällor. "