Fisikawan yang berasal dari The University of Texas di Austin telah membangun sebuah meja akselerator partikel di mana ia dapa menghasilkan energi dan kecepatan yang sebelumnya dicapai hanya dengan fasilitas utama yang ratusan meter panjang dan biaya jutaan dolar untuk membangunnya. Mike Downer yang merupakan profesor fisika di College of Natural Sciences mengatakan bahwa dirinya beserta rekan-rekannya telah mempercepat sekitar setengah miliar elektron untu 2 gigaelektronvolt lebih dari jarak sekitar 1 inci. hingga saat ini tingkat energi dan fokus telah diperlukan akselerator konvensional yang membentang lebih dari panjang dua kali lapangan sepak bola.
Hasil uang dipublikasikan dalam Nature Communications menandai tonggak utama dalam kemajuan menuju hari ketika multi-gigaelektronvolt atau GeV Laser akselerator plasma perlengkapan standar di laboratorium penelitian di seluruh dunia. Downer mengatakan bahwa dia mengharapkan 10 GeV akselerator dari beberapa inci panjangnya untuk dikembangkan dalam beberapa tahun ke depan. Selain itu, ia percaya bahwa 20 GeV akselerator dengan ukuran yang sama dapat dikembangkan dalam satu dekade.
Downer mengatakan bahwa elektron dari saai ini yaitu 2 GeV akselerator dapat dikonversi menjadi sinar X seterang yang berasal dari fasilitas skala besar. Ia percaya bahwa dengan perbaikan lebih lanjut mereka bahkan dapat menggerakkan sebuah X-ray laser elektron bebas, sumber sinar-X terang saat ini tersedia untuk imu pengetahuan. Sebuah meja laser sinar X akan transformatif untuk ahli kimia dan biologi, yang dapat menggunakan terang sinar X tersebut untuk mempelajari dasar molekul materi dan kehidupan dnegan presisi atom, dan resolusi waktu femtosecond, tanpa berpergian ke fasilitas nasional besar.
Dengan sinar X tersebut kita dapat mampu menghasilkan durasi femtosecond yang merupakan skala waktu molekul bergetar dan reaksi kimia tercepat akan terjadi. Mereka akan memiliki energi dan kecerahan untuk memungkinkan kita dapat melihat seperti struktur atom dari molekul protein tunggal dalam sampel hidup. Untuk dapat menghasilkan elektron energik yang dapat menghasilkan sinar X, Downer dan rekan-rekannya bekerja sama dengan metode percepatan yang dikenal sebagai percepatan laser-plasma. Hal ini melibatkan penembakkan singkat tapi intens dan kuat.
Downer menambahkan bahwa semua yang dilakukan adalah membuat sedikit hembusan gas dengan kepadatan dan profil yang tepat. Pulsa laser tersebut masuk dan mengionisasi gas dna membuat plasma, namun juga struktur jejak di dalamnya. Hal tersebut memisahkan elektron dari latar belakang ion dan menciptakan bidang ruang dengan biaya internal yang sangat besar. Kemudian partikel bermuatan tersebut muncul secara langsung dari plasma, terjebak dalam bidang yang berlomba dengan kecepatan hampir mendekati kecepatan cahaya dengan pulsa laser dan mempercepat di dalamnya.
Downer membandingkan dengan apa yang akan terjadi bila Anda melemparkan perahu motor ke danau dalam keadaan mesin menyala. Perahu membuat gejolak kemudian membuat gelombang ketika bergerak melalui danau dengan kecepatan tinggi. Selama percikan awal beberapa tetesan pecah, terjebak ke dalam gelombang dan mempercepat dengan berselancar di atasnya. Di ujung lain dari danau mereka bisa terlempar ke lingkungan pada kecepatan yang sangat tinggi.
Mantan fisikawan UT Austin Toshiki Tajima serta almarhum fisikawan UCLA John Dawson mengandung gagasan percepatan laser plasma pada akhir tahun 1870. Para ilmuwan telah melakukan percobaan dengan konsep ini sejak awal tahun 1990 an, namun mereka telah dibatasi oleh kekuatan laser mereka . Akibatnya, lapangan telah terjebak pada energi maksimum sekitar 1 GeV selama bertahun-tahun.
Downer dan rekan-rekannya mampu menggunakan Texas petawatt laser, salah satu laser paling kuat di dunia untuk mendorong melewati penghalang ini. Secara khusus laser petawatt memungkinkan mereka untuk menggunakan gas yang jauh kurang padat daripada yang digunakan dalam percobaan sebelumnya.
Downer menambahkan bahwa pada kerapatan yang lebih rendah pulsa laser dapat melakukan perjalanan lebih cepat melalui gas. Tetapi dengan generasi laser sebelumnya, ketika kepadatan yang didapat terlalu rendah tidak cukup dari percikan untuk menyuntikkan elektron ke pedal gas, sehingga Anda tidak mendapatkan apa-apa. Dari sinilah laser petawatt masuk dengan keadaan plasma yang lebih memiliki kepadatan lebih rendah dapat membuat percikan besar.
Downer mengatakan bahwa sekarang ia dan timnya telah menunjukkan pekerjaan 2 GeV akselerator dan itu hanya masalah waktu sampai terjadinya 10 GeV akselerator dibangun. Ambang batas yang signifikan karena 10 perangkat GeV akan mampu melakukan analisis sinar X yang ahli biologi dan ahli kimia inginkan.
Beliau juga berkata bahwa dirinya tidak berpikir akan terobosan besar yang diperlukan untuk sampai ke sana. Bila kita bisa menjaga pendanaan di tempat selama beberapa tahun ke depan, semua hal tersebut akan terjadi. Perusahaan sekarang laser petawatt komersial dan seperti yang kita bisa lakukan lebih baik dalam melakukan hal ini di mana perusahaan akan mewujudkan untuk membuat akselerator sebesar 10 GeV.Kemudian, para ahli kimia dan biologi akan datang dan itu akan menyebabkan berbagai inovasi dan penemuan.
Sumber : sciencedaily.com
