Amerikanske forskere har utviklet en metode som krymper røntgenlasere ved å akselerere elektroner 1.000 ganger raskere

Amerikanske forskere har utviklet en metode som krymper røntgenlasere ved å akselerere elektroner 1.000 ganger raskere.

skrevet av Fabio Lucas Carvalho

Postet i 30/07/2025 às 19:36

Oppdatert 30/07/2025 às 19:37

Foto: reproduksjon

6 personer reagerte på dette.

Et nytt gjennombrudd i USA lover å forvandle massive og komplekse røntgenlasere til mye mindre enheter. Forskere har klart å akselerere elektroner 1.000 ganger raskere enn normalt, ved hjelp av en banebrytende teknikk som kan bringe denne teknologien til laboratorier og forskningssentre over hele verden.

Forskere ved Lawrence Berkeley National Laboratory i USA har demonstrert en ny metode for å generere elektronstråler. Denne prosessen er avgjørende for driften av røntgenlasere. Viktigst av alt, teknikken reduserer størrelsen på utstyret drastisk.

Arbeidet bruker kompakte laserplasmaakseleratorer, kalt LPA-er. Disse enhetene kan akselerere elektroner opptil 1.000 ganger raskere enn konvensjonelle akseleratorer.

Dette betyr at en struktur som tidligere trengte kilometer, kan nå passe inn i bare noen få meter.

ARTIKKELEN FORTSETTER NEDENFOR

Se også

Anbefalt for você

Macaé Energy FPSO offshore-plattform med industriell olje- og gassstruktur på åpent hav, med vekt på energiintegrasjon og nye FPSO-prosjekter.

Messer og arrangementer

Et stort arrangement for olje-, gass- og energisektoren finner sted i Brasil: Macaé Energy vil samle Petrobras, Equinor, Prio og andre leverandører og ledere fra energisektoren for forretningsmøter, nettverksbygging og jobbmuligheter.

Den tekniske agendaen og messen i byen Macaé bør øke diskusjonene om investeringer, energiomstilling og utvikling av olje-, gass- og energiforsyningskjeden i en nasjonal kontekst. Byen...

Paul Nogueira

Videre demonstrerte den nye metoden eksponentiell strålingsvekst, noe som er avgjørende for at såkalte frielektronlasere (XFEL-er) skal fungere ordentlig.

Mer kraft på mindre plass

XFEL-er er verdifulle verktøy innen vitenskapen. De lar forskere undersøke materiens struktur på atomnivå.

De brukes innen områder som biologi, fysikk, medisin og materialteknikk.

Problemet har alltid vært størrelsen. Disse gigantiske enhetene finnes bare noen få steder i verden, på grunn av kostnader og behovet for store områder.

Berkeley Labs nye tilnærming kan endre på det. Ved hjelp av Center for Laser Acceleration (BELLA) har forskere laget en elektronstråle av høy kvalitet kun ved hjelp av en laserstråle.

Denne laseren genererer tetthetsbølger i et plasma, og akselererer elektroner uten behov for tradisjonelle radiofrekvensbaserte strukturer.

«Vi bruker vår lange erfaring med plasmaakseleratorer til å krympe XFEL-er», forklarte forsker Sam Barber, førsteforfatter av studien.

Konsekvente resultater på tvers av flere kampanjer

Pålitelighet var et annet høydepunkt i studien. Ifølge Barber viste testene positive resultater på tvers av dusinvis av eksperimentelle kampanjer. Dette viser at teknikken er robust og repeterbar.

LPA-ene som ble brukt oppnådde akselerasjonsgradienter på opptil 100 gigavolt per meter. Til sammenligning når konvensjonelle akseleratorer bare 50 megavolt per meter. Denne forskjellen gjør at elektroner kan øke hastigheten mye raskere, noe som reduserer størrelsen på utstyret som kreves drastisk.

«Det er et flott resultat», sa Barber. «FEL-forsterkningen på to til tre størrelsesordener viser at vi er på rett spor.»

Partnerskap med privat sektor og nye bruksområder

Forskningen ble støttet av TAU Systems Inc., som bidro til å koble de plasmagenererte strålene til magnetiske undulatorer. Disse undulatorene er enhetene som genererer selve røntgenstrålene.

For Stephen Milton, sjefforsker ved TAU Systems, representerer prosjektet et paradigmeskifte.Disse FEL-resultatene bekrefter premisset om at LPA har innledet et revolusjonerende skifte i hvordan vi ser på akseleratorer.", kommenterte han.

I tillegg til å muliggjøre nye kompakte installasjoner, kan denne teknologien også brukes til å forbedre eksisterende XFEL-er.

Viktigst av alt, det kan øke ytelsen til nåværende systemer ved å legge til kraftigere elektronstråler.

Lovende bruksområder på flere områder

Med muligheten til å redusere størrelse og kostnader, kan kompakte XFEL-er brukes på steder som tidligere ikke hadde tilgang til denne teknologien. Dette inkluderer direkte bruk i universitetslaboratorier, forskningssentre og til og med medisinske fasiliteter.

Bruksområder inkluderer analyse av komplekse proteiner i biologi, studier av nanostrukturer i nye materialer, og til og med produksjon av halvlederbrikker med større presisjon.

Carl Schroeder, en forsker ved BELLA-senteret, mener at fremskrittene går utover dagens bruksområder.Utviklingen av LPA-baserte frielektronlasere er et springbrett til andre bruksområder, som lineære akseleratorer for høyenergifysikk.", uttalte han.

Derfor forkorter ikke Berkeley Lab-prosjektet bare fysiske avstander, men baner også vei for nye vitenskapelige oppdagelser på flere områder.

Registrer deg

0 Kommentarer

Siste

Eldre Flest stemte

tilbakemeldinger

Vis alle kommentarer

Amerikanske forskere har utviklet en metode som krymper røntgenlasere ved å akselerere elektroner 1.000 ganger raskere.

Et stort arrangement for olje-, gass- og energisektoren finner sted i Brasil: Macaé Energy vil samle Petrobras, Equinor, Prio og andre leverandører og ledere fra energisektoren for forretningsmøter, nettverksbygging og jobbmuligheter.

Mer kraft på mindre plass

Konsekvente resultater på tvers av flere kampanjer

Partnerskap med privat sektor og nye bruksområder

Lovende bruksområder på flere områder

Med en vekt på 250 000 tonn, en lengde på 365 meter og en kapasitet på nesten 10 000 mennesker, forvandlet Icon of the Seas konseptet med et cruiseskip til en flytende by drevet av naturgass.

En invasiv fisk fra Afrika sprer seg raskt gjennom elvene i Goiás, fortærer innfødte arter, overlever i dagevis ute av vann, og bekymrer allerede miljøvernere på grunn av risikoen for å nå Araguaia-elven og forårsake miljøubalanse.

Eventyrere utforsker bunnen av Middelhavet og finner 1.400 gigantiske sirkler perfekt tegnet i sanden, spredt over 250 000 m², som fascinerer forskere med sin geometriske presisjon.

Uten vitnemål satt en kinesisk bonde sammen stålplater, et batteri og en brukt motor. Han brukte ti år på sveising tidlig om morgenen, helt til han sjøsatte Big Black Fish i elven i Anhui-provinsen – en hjemmelaget 5-tonns ubåt som var i stand til å dykke 8 meter med to passasjerer om bord.

Kali-fjellet i Tyskland er over 200 meter høyt og inneholder omtrent 200 millioner tonn salt, og er det største saltfjellet som er synlig fra kilometervis.

Uten tårn og med fast kanon ble Stridsvagn 103 den eneste masseproduserte tanken som siktet mot å bruke bevegelsen til sitt eget skrog og hydraulisk fjæring, et radikalt svensk design som omdefinerte konseptene rustning og lavprofil under den kalde krigen.

Gamle klær blir til gull: hvordan nesten 7 millioner tonn tekstilavfall gir næring til nye fabrikker, reduserer avfallshåndtering og omdanner bomull og polyester til strategiske sirkulære fibre.

Mobilsalg: hvordan det å godta kortbetalinger direkte via mobiltelefonen kan hjelpe bedrifter som betjener kunder utenfor den fysiske butikken.

Glassfasaden til Australias nye teater måler 2400 kvadratmeter og veier over 2 tonn, kostet mer enn 130 millioner dollar og er et verdenskjent ingeniørvidunder.

Kina setter inn ubemannede helikoptre for å fly om bord på et gigantisk krigsskip, og bilder av dekket fylt med droner har fanget verdens oppmerksomhet.

Bleier går fra å være «umulig avfall» til å bli et 36 m² stort hus laget av betong fra resirkulerte materialer.

Israel plantet en skog i utkanten av ørkenen for å fange karbon, men den mørkegrønne vegetasjonen absorberte varme, skapte en vannkrise og blusset opp igjen debatten om biologisk mangfold i Negev.

Amerikanske forskere har utviklet en metode som krymper røntgenlasere ved å akselerere elektroner 1.000 ganger raskere.

Et stort arrangement for olje-, gass- og energisektoren finner sted i Brasil: Macaé Energy vil samle Petrobras, Equinor, Prio og andre leverandører og ledere fra energisektoren for forretningsmøter, nettverksbygging og jobbmuligheter.

Mer kraft på mindre plass

Konsekvente resultater på tvers av flere kampanjer

Partnerskap med privat sektor og nye bruksområder

Lovende bruksområder på flere områder

Med en vekt på 250 000 tonn, en lengde på 365 meter og en kapasitet på nesten 10 000 mennesker, forvandlet Icon of the Seas konseptet med et cruiseskip til en flytende by drevet av naturgass.

En invasiv fisk fra Afrika sprer seg raskt gjennom elvene i Goiás, fortærer innfødte arter, overlever i dagevis ute av vann, og bekymrer allerede miljøvernere på grunn av risikoen for å nå Araguaia-elven og forårsake miljøubalanse.

Eventyrere utforsker bunnen av Middelhavet og finner 1.400 gigantiske sirkler perfekt tegnet i sanden, spredt over 250 000 m², som fascinerer forskere med sin geometriske presisjon.

Kali-fjellet i Tyskland er over 200 meter høyt og inneholder omtrent 200 millioner tonn salt, og er det største saltfjellet som er synlig fra kilometervis.

Uten tårn og med fast kanon ble Stridsvagn 103 den eneste masseproduserte tanken som siktet mot å bruke bevegelsen til sitt eget skrog og hydraulisk fjæring, et radikalt svensk design som omdefinerte konseptene rustning og lavprofil under den kalde krigen.

Gamle klær blir til gull: hvordan nesten 7 millioner tonn tekstilavfall gir næring til nye fabrikker, reduserer avfallshåndtering og omdanner bomull og polyester til strategiske sirkulære fibre.

Mobilsalg: hvordan det å godta kortbetalinger direkte via mobiltelefonen kan hjelpe bedrifter som betjener kunder utenfor den fysiske butikken.

Kina setter inn ubemannede helikoptre for å fly om bord på et gigantisk krigsskip, og bilder av dekket fylt med droner har fanget verdens oppmerksomhet.

India setter i drift en av verdens største destroyere designet for nettverkskrigføring.

Få mennesker vet at overflaten av Stillehavet er omtrent 40 centimeter høyere enn Atlanterhavets, en reell forskjell forårsaket av saltinnhold, havsirkulasjon og klima som avslører gigantiske kontraster mellom de to største havene på planeten.

På 330 meters dyp og etter 240 sammenhengende dager på havbunnen uten skip eller dykkere, innleder en autonom undervannsdrone en ny æra innen inspeksjon av rørledninger i verdens energiinfrastruktur.

Mobilsalg: hvordan det å godta kortbetalinger direkte via mobiltelefonen kan hjelpe bedrifter som betjener kunder utenfor den fysiske butikken.

Glassfasaden til Australias nye teater måler 2400 kvadratmeter og veier over 2 tonn, kostet mer enn 130 millioner dollar og er et verdenskjent ingeniørvidunder.

Kina setter inn ubemannede helikoptre for å fly om bord på et gigantisk krigsskip, og bilder av dekket fylt med droner har fanget verdens oppmerksomhet.

Bleier går fra å være «umulig avfall» til å bli et 36 m² stort hus laget av betong fra resirkulerte materialer.

Israel plantet en skog i utkanten av ørkenen for å fange karbon, men den mørkegrønne vegetasjonen absorberte varme, skapte en vannkrise og blusset opp igjen debatten om biologisk mangfold i Negev.