Teknik kan føre til protonstråler med markant højere effekt, der bruges til at besvare svære videnskabelige spørgsmål

Mange acceleratorer i stor skala leverer korte, kraftige pulser af protonstråler. Oprettelse af strålerne involverer akkumulering af flere lavere effektstråleimpulser for at producere en enkelt højeffektstråleimpuls. I dag, de opnåelige protonstråleeffekter er begrænset af den teknologi, der bruges til at fusionere de indkommende pulser til en endelig stråleimpuls. For at løse denne begrænsning, videnskabsmænd demonstrerede en ny teknik, kaldet laserstripping. Fremgangsmåden bruger en højeffektlaser og to magneter.

Den nye tilgang kan revolutionere, hvordan højeffekt protonstråler genereres i acceleratorer. Forskere bruger bjælkerne til at besvare svære spørgsmål om materialer. Industrien bruger bjælkerne til medicinske og sikkerhedsmæssige applikationer. Laser stripping betyder næste generation af acceleratorer med væsentligt højere stråleeffekter. Højere stråleeffekter resulterer i øgede hastigheder af partikelproduktion og højere partikelkollisionshastigheder.

Den konventionelle metode til at flette stråleimpulser starter med en indkommende impuls af energiserede brintioner, H-, eller en proton med to elektroner, fusionerer ionerne med en cirkulerende protonstråle i en ring, fjerner derefter H-ionerne for deres elektroner for kun at efterlade protoner i strålen. Elektronstrippingen udføres ved at passere den netop fusionerede, stråle af to arter gennem en mikrometertynd film lavet af et lavt atomnummer, materiale med højt smeltepunkt, kaldet en stripperfolie. Disse stripperfolier nedbrydes ved høje temperaturer. Nedbrydningen begrænser den opnåelige protonstråleeffekttæthed. Laserstripningsteknikken er en ny metode til at fjerne elektronerne fra en aktiveret H-stråle uden nogen form for materialeinteraktion.

Som resultat, den er skalerbar til vilkårlig højstråleeffekt. I laserstripningsmetoden, en magnet fjerner den svagt bundne ydre elektron fra H-ionen, gør det til et neutralt brintatom. Den tæt bundne indre elektron exciteres derefter af en laser til en løst bundet tilstand, hvor den kan strippes af en anden dipolmagnet for at producere en proton.

I eksperimentet, der for nylig blev udført ved Spallation Neutron Source acceleratoren, forskere demonstrerede laserstripningsteknikken for en 10 mikrosekunders puls af en 1 gigaelectronvolt energi H-stråle ved hjælp af kommerciel laserteknologi. Den opnåede elektronstripningseffektivitet var større end 95 procent, sammenlignelig med typiske effektiviteter i den konventionelle foliebaserede metode. Dette var den første demonstration af teknikken til realistiske tidsskalastråler i en accelerator. Teknikken var en faktor på 1000 stigning i pulsvarighed sammenlignet med en tidligere demonstration, hvor mindre realistiske skalaer blev brugt.