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    Innovazione tecnologica negli acceleratori di particelle ad alta efficienza energetica

    Credito:Unsplash/CC0 dominio pubblico

    Alla Technische Universität Darmstadt, la prima operazione al mondo di un acceleratore lineare superconduttore multigiro con un significativo recupero di energia è riuscita. L'esperimento presso l'acceleratore lineare di elettroni dell'università (S-DALINAC) ha dimostrato che è possibile un notevole risparmio di potenza dell'acceleratore.

    Strutture complesse per l'accelerazione di particelle caricate elettricamente sono di primaria importanza per la ricerca di base in fisica e per le applicazioni tecnologiche. Lo sviluppo di strutture con correnti di raggio più elevate e una migliore qualità del raggio, che è necessario per molti campi di ricerca, sta incontrando limiti tecnologici ed economici. Una via d'uscita è offerta dal concetto di acceleratore lineare a recupero di energia (ERL) - in cui l'energia, rimanendo nel raggio dopo l'uso scientifico o tecnico, viene recuperato e immediatamente utilizzato per accelerare ulteriori particelle. La tecnologia ERL può essere sfruttata in modo economicamente sostenibile ed ecologicamente responsabile per fornire fasci di elettroni della massima energia e intensità. Questo è esattamente ciò che è necessario per la ricerca futura, ad esempio nel campo della fisica delle particelle presso il centro di ricerca europeo CERN, ma anche per guidare le innovazioni nella medicina e nell'industria.

    Perciò, la recente dimostrazione di successo alla TU Darmstadt è una pietra miliare:per la prima volta, un acceleratore lineare di elettroni superconduttori è stato utilizzato con successo in una modalità di recupero di energia multigiro con un significativo risparmio dimostrato di potenza di accelerazione. Il fascio di elettroni è stato accelerato in due passaggi sequenziali attraverso l'acceleratore principale ad una velocità del 99,99 percento della velocità della luce nel punto di interazione, e poi decelerato all'energia di iniezione originale in due ulteriori passaggi attraverso l'acceleratore principale. Sono state raggiunte correnti di fascio fino a 8 microampere a energie fino a 41 megaelettronvolt. La successiva decelerazione ha immagazzinato l'energia cinetica inutilizzata del raggio nelle strutture dell'acceleratore e quindi ha risparmiato più dell'80 percento della potenza di accelerazione richiesta.

    Il team di ricerca è stato in grado di superare le sfide tecniche durante il funzionamento, come "scorrimento di fase relativistico" dovuto a velocità leggermente diverse dei singoli fasci sui loro percorsi di accelerazione e decelerazione.


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