Импульсный лазер распространяется вместе с электронным пучком через ондулятор MLS U125 и вызывает энергетическую модуляцию. Этот же ондулятор служит излучателем на следующих проходах электронного пучка. Ондуляторное излучение детектируется быстрым фотодиодом, а лазерный импульс блокируется на пути обнаружения с помощью электрооптического переключателя. Фото: HZB/Физика связи.
Когда сверхбыстрые электроны отклоняются, они испускают свет — синхротронное излучение. Это используется в так называемых накопительных кольцах, в которых магниты заставляют частицы двигаться по замкнутому пути. Этот свет продольно некогерентен и состоит из широкого спектра длин волн.
Его высокий блеск делает его отличным инструментом для исследования материалов. Монохроматоры можно использовать для выделения отдельных длин волн из спектра, но это снижает мощность излучения на многие порядки до значений всего в несколько ватт.
Но что, если вместо этого накопительное кольцо будет излучать монохроматический когерентный свет мощностью в несколько киловатт, аналогично мощному лазеру? Физик Александр Чао и его аспирант Дэниел Ратнер нашли ответ на этот вопрос в 2010 году: если сгустки электронов, вращающиеся по орбите в накопителе, станут короче длины волны испускаемого ими света, испускаемое излучение станет когерентным и, следовательно, в миллионы раз более мощным. .
«Вы должны знать, что электроны в накопителе распределены неравномерно», — объясняет Арнольд Крущински, доктор философии. студент HZB и ведущий автор статьи. «Они перемещаются сгустками с типичной длиной около сантиметра и расстоянием около 60 сантиметров. Это на шесть порядков больше, чем микро-сгустки, предложенные Чао».
Китайский теоретик Сюцзе Дэн определил набор настроек для конкретного типа кругового ускорителя — изохронных или «низко-альфа» колец — для проекта Steady-State Micro-Bunching (SSMB). После взаимодействия с лазером они создают короткие сгустки частиц длиной всего один микрометр.
Исследовательская группа из HZB, Университета Цинхуа и PTB уже продемонстрировала, что это работает в экспериментальном эксперименте в 2021 году. Они использовали Metrology Light Source (MLS) в Адлерсхофе — первое накопительное кольцо, когда-либо разработанное для работы с низким уровнем альфа. Теперь команда смогла полностью проверить теорию Дэна о создании микросгустков в обширных экспериментах. «Для нас это важный шаг на пути к новому типу источника излучения SSMB», — говорит Крущинский.
Однако руководитель проекта HZB Йорг Фейкес уверен, что до этого пройдет некоторое время. Он видит некоторые параллели между SSMB и разработкой лазеров на свободных электронах.
«После первоначальных экспериментов и десятилетий опытно-конструкторских работ эта идея превратилась в сверхпроводящий ускоритель длиной в километр», — говорит он. «Такие разработки очень долгосрочны. Все начинается с идеи, затем теории, а затем появляются экспериментаторы, которые постепенно это реализуют, и я думаю, что SSMB будет развиваться таким же образом».
Больше информации:
Арнольд Крущински и др., Подтверждение теоретической основы стационарного микрогруппирования, Физика связи (2024). DOI: 10.1038/s42005-024-01657-y
Предоставлено Ассоциацией немецких научно-исследовательских центров имени Гельмгольца
Цитирование: Новый метод генерации монохроматического света в накопительных кольцах (28 июня 2024 г.), получено 28 июня 2024 г. с https://phys.org/news/2024-06-method-generating-monochromatic-storage.html.
Этот документ защищен авторским правом. За исключением случаев честного использования в целях частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Содержание предоставляется только в информационных целях.
