Alın Size Yeni Paradoks: Lazersiz Lazer

Öne Çıkanlar

Bilim adamları, lazer eylemi gerektirmeyen bir tür ultra kısa dalga boyu uyumlu ışık kaynağı geliştirdiler. Dördüncü nesil ışık kaynakları olarak bilinen yaygın elektron ışını bazlı ışık kaynakları, elektron ışını enerjisini X ışınlarına dönüştürmek için bir dalgalayıcı kullanan serbest elektron lazerine (FEL) dayanmakta.

Lazer kaynakları tıp, biyoloji, malzeme bilimleri, kimya ve fiziğin birçok alanında araştırma yapılmasını sağlayan güçlü araçlardır.

“Tutarlı radyasyon üretmenin bu yeni yolu, ışık kaynaklarında devrim yaratabilir, çünkü onları oldukça kompakt, esasen masa üstü boyutunda ve başka herhangi bir yolla kolayca üretilebilecekten çok daha kısa, ultra kısa süreli ışık darbeleri üretebilir hale getirecektir. ”

Ultraviyole ve X-ışını uyumlu ışık kaynaklarının daha yaygın olarak kullanılabilir hale getirilmesi, bilimin icra şeklini değiştirecektir; bir üniversite, cihazlardan birini tek bir odada, masa üstünde makul bir fiyata bulundurabilir.

Grup şimdi, tutarlı ışık üretmenin bu yeni yolunu göstermek için ultraviyole spektral aralığında bir ilke kanıtı deneyi planlıyor. Başarılı olursa, aynı prensibe dayanan daha kısa dalga boyu uyumlu kaynakların geliştirilmesini önemli ölçüde hızlandıracak. Strathclyde grubu, bu tür kaynakları araştırmak için bir tesis kurdu: Birleşik Krallık’taki en yüksek güçlü lazerlerden birine ev sahipliği yapan İskoç Plazma Tabanlı Hızlandırıcıların Uygulama Merkezi (SCAPA).

Yeni araştırma,  Nature dergi ailelerinden biri olan Scientific Reports’ta yayınlandı. Araştırmayı Strathclyde Fizik Bölümü’nden Profesör Dino Jaroszynski yönetti. Dedi ki: “Bu çalışma, kısa bir dalgalayıcı ve attosaniye süreli elektron demetleri kullanarak kısa dalga boylu uyumlu radyasyon üretmek için yeni bir yöntem önererek, senkrotron kaynaklarının son durumunu önemli ölçüde ilerletiyor.

“Bu, elektron ışını kalitesi üzerinde serbest elektron lazerlerinden daha kompakt ve daha az talepkardır ve ışık kaynaklarında yeni bir araştırma yönünü teşvik edecek bir paradigma kayması sağlayabilir. Radyasyon parlaklığını önemli ölçüde artırmak için dalgalayıcı içinde demet sıkıştırmayı kullanmayı önerir.

“Sunulan yeni yöntem, ışık kaynakları geliştiren ve kullanan çeşitli toplulukların ilgisini çekecektir.”

FEL’lerde, tüm lazerlerde olduğu gibi, ışığın yoğunluğu, bu durumda “serbest” elektronlar olan bireysel radyatörlerin fazlarını kilitleyen bir geri besleme mekanizması ile güçlendirilir. FEL’de bu, bir dizi alternatif polarite mıknatısı olan dalgalayıcıdan yüksek enerjili bir elektron ışını geçirilerek elde edilir.

Dalgalayıcıdan geçerken elektronlardan yayılan ışık, elektronları demetleyen ponderomotive kuvveti adı verilen bir kuvvet yaratır – bazıları yavaşlar, bazıları hızlandırılır, bu da bir otoyoldaki trafiğin periyodik olarak yavaşlayıp hızlanmasına benzer şekilde demetlenmeye neden olur.

Dalgalayıcıdan geçen elektronlar, düzgün bir şekilde dağılmışlarsa tutarsız ışık yayarlar – ışık yayan her elektron için, ışığı kısmen iptal eden başka bir elektron vardır, çünkü bunlar faz dışı yayılırlar. Bu kısmi iptalin bir analojisi, denizdeki yağmurdur: Birbirini kısmen iptal eden, dalgaları etkili bir şekilde bastıran, genliklerini azaltan birçok küçük dalga üretir. Buna karşılık, sabit veya titreşimli rüzgar, rüzgarın denizle karşılıklı etkileşimi yoluyla dalgaların yükselmesine neden olacaktır.

FEL’de elektron demetlenmesi, ışığın amplifikasyonuna ve genellikle uzun süren tutarlılığında artışa neden olur – bu nedenle çok uzun dalgalayıcılar gereklidir. Bir X-ray FEL’de, ondüleçler yüz metreden daha uzun olabilir. Bu X-ray FEL’leri çalıştıran hızlandırıcılar kilometrelerce uzunluktadır, bu da bu cihazları çok pahalı ve dünyanın en büyük enstrümanlarından bazılarını yapar.

Ancak, uyumlu radyasyon üretmek için serbest elektronlu bir lazer kullanmak tek yol değildir; Bir metreden daha kısa olan çok kısa bir dalgalayıcıda tam olarak aynı tutarlılığı elde etmek için “önceden demetlenmiş” bir ışın veya ultra kısa elektron demeti de kullanılabilir. Elektron demeti, dalgalayıcı tarafından üretilen ışığın dalga boyundan daha kısa olduğu sürece, otomatik olarak uyumlu ışık üretecektir – tüm ışık dalgaları yapıcı olarak toplanacak veya girişim yapacaktır, bu da tamamen aynı ışık özelliklerine sahip çok parlak ışığa yol açacaktır.

Referans: Enrico Brunetti, Bas van der Geer, Marieke de Loos, Kay A. Dewhurst, Andrzej Kornaszewski, Antoine Maitrallain, Bruno D. Muratori, Hywel L. Owen, S. Mark tarafından “Atosaniye elektron demetlerinden vakum ultraviyole tutarlı dalgalayıcı radyasyon” Wiggins ve Dino A. Jaroszynski, 16 Temmuz 2021, Bilimsel Raporlar .
DOI: 10.1038/s41598-021-93640-8

Bu yazı Astraphysic.com tarafından Türkçeye aktarılmış olup yazının aslı  scitechdaily.com sitesine aittir, orijinaline mümkün olduğunca sadık kalmak koşuluyla dilimize çevirilmis olsa da editoryal tarafından katkıda bulunulmuştur. Bu sebeple Astraphysic.com içerik izinlerine tabidir. Astraphysic.com referans gösterilmek koşuluyla kullanıma izin verilmiştir.

Kaynak: https://scitechdaily.com/the-paradox-of-a-free-electron-laser-without-the-laser-a-new-source-of-coherent-radiation/

Çeviri: Sinan YAVUZ

Diğer Yazılar

Okuyucu Yorumları

Bir Cevap Yazın

Popüler İçerikler