CERN daha medyatik olduğu için hızlandırıcı kavramıyla özdeşleşmiş olarak sürekli şov çalıyor; ama doğrusu SLAC demek lazım. Çünkü Stanford Üniversitesi ile ona bağlı SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuarı araştırmacılarının birlikte geliştirdikleri mikro hızlandırıcı, tesiste bulunan 3.2 km uzunluğundaki doğrusal hızlandırıcının görevini yapıyor. Hem de 10 kat daha etkin olarak! Dahası, bir pirinç tanesinden küçük boyutlarıyla!
Deneyleri yöneten SLAC fizikçisi Joel England, teknolojinin genel kullanıma geçebilmesi için henüz aşılması gereken bazı güçlükler bulunduğunu, ama ileride temel parçacık ve kuvvetlerdünyasının incelendiği ileri teknolojili parçacık hızlandırıcılarının boyutları ve maliyetlerini büyük ölçüde indireceğini vurguluyor. Araştırmacıya göre geliştirdikleri teknoloji, mini hızlandırıcılarla güvenlik taramalarında, tıbbi görüntüleme ve tedavide ve biyoloji ve malzeme bilimi araştırmalarında kullanılacak X-ışını cihazlarının geliştirilmesine de olanak sağlayacak. Ticari lazerler ve düşük maliyetli, seri üretim tekniklerinden yararlandığı için teknik, yeni kuşak “masaüstü” hızlandırıcılara da kapı açacak.
SLAC ve Stanford araştırmacılarının Nature dergisinde tanıttıkları “çip üstü hızlandırıcı” tam potansiyeline eriştiğinde, halen SLAC’taki 3.2 km uzunluğundaki doğrusal hızlandırıcısının elektronları hızlandırma gücünü yalnızca 30 metrelik bir hızlandırıcıyla karşılayacak. Üstelik, saniyede bir milyon daha fazla elektron atımı gerçekleştirerek!
İlk denemede, hızlandırma skalasında (birim uzunluk başına kazanılan enerji) her metre için 300 milyon elektronvolt düzeyine erişilmiş ki, bu halen SLAC’taki doğrusal hızlandırıcının sağladığı hızlanmanın aşağı yukarı 10 katı.
”Araştırmayı yöneten Stanford Üniversitesi’nden Prof. Robert Byer, “Bu yapı için nihai amacımız metre başına 1 milyar elektronvolt ve biz daha ilk deneyimizde bu hedefin üçte birine ulaştık” diyor.
Günümüzdeki (doğrusal) hızlandırıcılarda elektronların enerjisini yükseltmek için mikrodalgalardan yararlanılıyor. Parçacık fizikçileri daha ekonomik alternatifler arayışında olduklarından, çok hızlı lazerlerin kullanıldığı bu teknik adayların başında geliyor.
Parçacıklar genelde iki aşamada hızlandırılıyor. Önce ışık hızının hemen yanına kadar hızlandırılıyorlar. Ardından ek hızlandırma gücü uygulandığında parçacıkların hızı daha fazla artmıyor (Kütleli parçacıkların ışık hızına erişemeyecekleri için) ama enerjileri yükseliyor. İşin zor kısmı da bu enerji artışını sağlayabilmek.
Çip üstü hızlandırıcı deneylerinde elektronlar önce sıradan bir hızlandırıcıda ışık hızına yakın hızlara çıkartılıyor, sonra da yalnızca yarım milimetre uzunluğunda silikat bir çip içine yerleştirilmiş yarım mikron çapındaki (1 mikron= metrenin milyonda biri ya da milimetrenin binde biri) bir kanala odaklanıyor. Kanal içinde düzenli aralıklarla yerleştirilmiş nano ölçekte çıkıntılar var (nanometre = metrenin milyarda biri ya da milimetrenin milyonda biri). Bu örüntü üzerine kızılötesi lazer atımları düşürüldüğünde elektrik alanları oluşuyor ve bunlar da kanaldaki elektronlarla etkileşime girerek enerjilerini yükseltiyor.
Tekniğin deney aşamasından çıkıp, pratik kullanım alanlarına geçebilmesi için gereken, elektronları mikro düzeneğe girmeden önce gerekli hıza ulaştırmak için kilometre boyutlarında hızlandırıcılar yerine daha küçük boyutlu araçlar ya da yöntemlerin geliştirilmesi gerekiyor. Almanya’da Max Planck Kuantum Optik Enstitüsü’nden Peter Hommelhoff yönetimindeki bir grup da, Nature’la aynı gün yayınlanan Physical Review Letters dergisinde tam da bunu yaptığını açıklamış. Hommelhoff da çalışmasında, düşük hızdaki e elektronları lazer aracılığıyla hızlandırmayı başarmış.
REFERENCES
- 1. “Researchers demonstrate ‘accelerator on a chip’”, DOE/SLAC National Accelerator Laboratory.