Il existe de nombreuses applications pour les accélérateurs de particules, même en dehors des installations de recherche, mais pendant très longtemps, ils ont été de grosses machines encombrantes, sans parler de leur fonctionnement très coûteux. Ici, les accélérateurs de champ de sillage laser (LWFA) sont une alternative prometteuse, qui utilise des lasers pour créer des particules accélérées le long du sillage dans un champ de plasma. L’une des difficultés majeures a été de réinjecter les particules ainsi accélérées dans un autre étage d’un accélérateur à plusieurs étages, ce qui serait nécessaire pour obtenir des énergies plus proches du TeV. Dans ce domaine, les chercheurs ont maintenant démontré un moyen de contourner cela, en utilisant des canaux courbes pour les faisceaux laser (papier paywall) qui injectent le faisceau laser dans la cavité continue.
La construction de leur système d’accélération de champ de sillage plasma est décrite dans un article en libre accès 2023 de Hongyang Deng et al., qui couvre la fabrication des capillaires qui contiennent les guides d’ondes pour ces lasers à injection latérale. Chaque capillaire est créé en saphir à l’aide de la technologie d’ablation laser femtoseconde pour créer un canal étroit avec les propriétés appropriées. Au cours de la phase expérimentale, les chercheurs ont trouvé un problème similaire à celui de la précédente réinjection en plusieurs étapes de particules accélérées, en ce sens que le faisceau laser injecté devait être correctement aligné avec le canal principal afin de ne pas perturber le champ de sillage du plasma.
La raison pour laquelle ces LWFA multi-étages sont très intéressants est expliquée dans cette présentation du CERN sur l’accélération laser-plasma. Cela se résume essentiellement aux propriétés susmentionnées, en termes de taille et de coût. Résoudre le problème de la réinjection qui a jusqu’à présent imposé des limites à l’accélération possible du fait du déphasage naturel qui se produit dans le champ de sillage du plasma après une certaine distance devrait lever la plupart de ces obstacles.
Bien que l’auto-injection (c’est-à-dire l’amplification du champ de sillage avec une impulsion laser nouvellement injectée) ne soit pas une nouvelle approche, la faire fonctionner de manière fiable et abordable a été un défi qui est peut-être maintenant un peu plus près d’être résolu et de nous procurer notre TeV de bureau. accélérateurs de particules de niveau.
Image d’en-tête : (a) Structure du capillaire déchargé pour produire le canal de plasma courbe et droit. ( b ) Distribution spectrale et profil calculé de la densité de plasma le long de la direction radiale à l’entrée du capillaire déchargé. (c) Montage expérimental pour les mesures de guidage laser et d’accélération d’électrons. (Crédit : Xinzhe Zhu et al., 2023)
