Nebraska-Lincoln Üniversitesi'nden bir araştırmacı ekibi yakın zamanda plazma elektronlarını ışık hızına yakın hızlandırabildikleri bir deney gerçekleştirdi. Elektronları geleneksel bir roketin ürettiğinden trilyon trilyon trilyon kat daha fazla bir kuvvete iten bu “optik roket”, uzay yolculuğundan bilgisayar ve nanoteknolojiye kadar her şey için ciddi sonuçlar doğurabilir.
Uzay araştırmaları ve bilimsel araştırmaların geleceği söz konusu olduğunda, ışığın hayati bir rol oynayacağı açıktır. Bir yandan, uzay ajansları, toplayacak ve Dünya'ya gönderecek artan veri misyonlarını ele almak için lazer kullanarak bilgi gönderme “optik iletişimi” araştırıyorlar. Araştırmacılar ve mühendisler ise, madde ve optik bilgisayarların mikroskobik manipülasyonlarını yapmak için lazerler arıyorlar.
Bununla birlikte, bu tür uygulamalarla ilgili ana zorluklardan biri, ilgili ekipmanın boyutu olmuştur. Bunun anlamı geleneksel, yüksek enerjili lazerlerin genellikle büyük ve pahalı olmasıdır. Bu nedenle, parçacıkları hızlandırmak için ışığın kullanıldığı süreci ölçeklendirme yeteneği sadece araştırmacılar için bir nimet olmakla kalmaz, aynı zamanda sayısız yeni uygulamaya da yol açabilir.
UNL’nin Aşırı Işık Laboratuvarı (ELL) ekibinin laboratuvarın Diocles Lazerini kullanarak yaptığı tam da budur. Güneşten on milyon kat daha parlak olan bu röntgen lazeri, wakefield ivmesi (veya elektron ivmesi) olarak bilinen bir süreç olan plazma elektronlarına hızlı lazer darbeleri odaklamak için kullanıldı. Son zamanlarda bulgularını açıklayan çalışma, Fiziksel İnceleme Mektupları.
Normalde ışık, yansıtıldığı, dağıldığı veya emildiği her yerde küçük bir kuvvet uygular. Kuvvet aşırı derecede küçük olsa da, düzgün ve sürekli olarak odaklandığında birikimli bir etkiye sahip olabilir. Deney sırasında ekip, ışık atımlarının plazmada elektronların atımların yolundan dışarı itilmesine ve sonuçta plazma dalgaları oluşturmasına neden olduğunu buldu.
Elektronlar ayrıca bu "uyanıklık dalgaları" ndan ek bir ivme yakaladılar, bu da onları ultra-göreceli hızlara getirdi (yani ışık hızına yakın). Aşırı Işık Laboratuvarı müdürü Donald Umstadter'in Nebraska Today basın bülteninde açıkladığı gibi:
“Bu yeni ve eşsiz yoğun ışık uygulaması, kompakt elektron hızlandırıcılarının performansını artırabilir. Ancak sonuçlarımızın yeni ve daha genel bilimsel yönü, ışığın kuvvet uygulamasının maddenin doğrudan hızlanmasıyla sonuçlanmasıdır. ”
Bu yeni deney, kompakt elektron hızlandırıcılarının performansını artırabilecek wakefield hızlandırmanın ilk aşamasını kontrol etme yeteneğini etkili bir şekilde gösterdi. Geleneksel elektron hızlandırıcılarının muazzam boyutu nedeniyle daha önce mümkün olmayan çok sayıda uygulamaya sahip olması önemlidir.
Böyle bir uygulama, mikroskobik nesneleri manipüle etmek için ışığın kullanıldığı bir işlem olan “optik cımbız” olarak bilinir. Bir başka olası uygulama, yansıtıcı bir yelkeni inanılmaz hızlara hızlandırmak için odaklanmış bir lazer ışınının kullanıldığı bir uzay itme yöntemi olan “hafif yelken” (güneş veya foton hücresi) olarak bilinen kavramdır.
Bunun bir örneği Rus milyarder Yuri Milner tarafından kurulan kar amacı gütmeyen bir kuruluş olan Breakthrough Initiative tarafından geliştirilen önerilen bir uzay aracı olan Breakthrough Starshot. Bir manzara ile çekilen bir nanokrafttan oluşan bu uzay aracı, göreli hızlara (ışık hızının% 20'si) hızlanması için odaklanmış lazerlere güvenecekti. Bu hızda, tekne sadece 20 yıl içinde Alpha Centauri'ye yolculuk yapabilir ve orada herhangi bir dış gezegenin (Proxima b dahil) görüntülerini geri gönderebilirdi.
Bu arada, bu deney muhtemelen parçacık fizikçileri için ciddi araştırma fırsatları sunacaktır. Çalışma, Nebraska-Lincoln Üniversitesi (UNL) Aşırı Işık Laboratuvarı'ndan (ELL) doktora sonrası araştırmacı olan Grigoroy Golovin tarafından yönetildi ve ELL ve Şanghay Jiao Tong Üniversitesi'nden çok sayıda bilim insanını içeriyordu.
