Teknologisk gennembrud inden for energieffektive partikelacceleratorer

På Technische Universität Darmstadt, verdens første drift af en multi-turn superledende lineær accelerator med betydelig energiindvinding lykkedes. Eksperimentet med universitetets elektroniske lineære accelerator (S-DALINAC) viste, at en betydelig besparelse af acceleratoreffekt er mulig.

Komplekse faciliteter til acceleration af elektrisk ladede partikler er af største betydning for grundforskning inden for fysik og for teknologiske anvendelser. Udviklingen af ​​faciliteter med højere strålestrømme og forbedret strålekvalitet, hvilket er nødvendigt for mange forskningsområder, opfylder teknologiske og økonomiske grænser. En vej ud tilbydes ved konceptet om en energiudvindende lineær accelerator (ERL) - hvor energien, forbliver i strålen efter videnskabelig eller teknisk brug, genvindes og anvendes straks til at accelerere yderligere partikler. ERL -teknologien kan udnyttes på en økonomisk levedygtig og økologisk ansvarlig måde til at levere elektronstråler med den højeste energi og intensitet. Det er præcis, hvad der er nødvendigt for fremtidig forskning - f.eks. inden for partikelfysik ved det europæiske forskningscenter CERN, men også for at drive innovationer inden for medicin og industri.

Derfor, den seneste vellykkede demonstration på TU Darmstadt er en milepæl:for første gang, en superledende elektron lineær accelerator blev succesfuldt betjent i en multi-turn energigenvindingsfunktion med demonstreret betydelig besparelse af accelerationseffekten. Elektronstrålen blev accelereret i to sekventielle passager gennem hovedacceleratoren til en hastighed på 99,99 procent af lysets hastighed ved interaktionspunktet, og derefter bremset til den originale indsprøjtningsenergi i yderligere to passager gennem hovedacceleratoren. Strålestrømme på op til 8 mikroampere ved energier på op til 41 megaelektronvolt blev opnået. Den efterfølgende deceleration lagrede strålens uudnyttede kinetiske energi i acceleratorstrukturerne og sparede derved mere end 80 procent af den nødvendige accelerationseffekt.

Forskerteamet var i stand til at overvinde tekniske udfordringer under drift, såsom "relativistisk faseglidning" på grund af lidt forskellige hastigheder for de enkelte stråler på deres accelerations- og decelerationsveje.