تصویری از یک جفت کاوشگر-دسته در حال نمونه برداری از پلاسمای مختل شده توسط دسته اصلی

برای این کار، محققان از شتاب دهنده خطی ابررسانا در تاسیسات FLASH DESY استفاده کردند. این دستگاه عمدتاً به عنوان منبع الکترون برای لیزر الکترون آزاد در طول موج‌های نرم پرتو ایکس استفاده می‌شود، اما برخی از خروجی‌های آن در عوض توسط یک خط پرتو به نام FLASHForward که یک سلول پلاسما را برای مطالعات میدان بیداری پلاسمایی مبتنی بر پرتو در خود جای داده است، استفاده می‌شود. آزمایش.

آزمایش در این مورد شامل یونیزه کردن یک لوله مویین پر از گاز آرگون و سپس شلیک سه دسته الکترون به داخل پلاسمای حاصل بود. ایده این بود که تأثیر میدان بیداری ایجاد شده توسط دسته اول را بر روی دو دسته آخر، با فاصله نزدیک، اندازه گیری کنیم. با جلوتر بودن دسته پیشرو، تأثیر آن بر پلاسما قبل از عبور دو دسته دیگر از بین می‌رود. در غیر این صورت اغتشاش آن بر توانایی دسته دوم برای شتاب بخشیدن به دسته سوم با میدان بیداری خاص خود تأثیر می گذارد.

کشف حداکثر میزان تکرار

D'Arcy، Osterhoff و همکارانش از عملیات فرکانس بالا FLASH برای تغییر دقیق تاخیر بین دسته ها استفاده کردند و سپس از یک آهنربای دوقطبی جلوتر از صفحه سوسوزن برای اندازه گیری توزیع فضایی و طیف انرژی هر سه دسته در حین بیرون آمدن از مویرگ استفاده کردند. لوله آن‌ها دریافتند که طیف و چگالی بار دسته‌های دنباله‌دار تا زمانی که حداقل 63 ns از دسته اصلی عقب باشند، در زمان ثابت می‌مانند. در مقابل، هنگامی که آنها نزدیکتر شدند، پارامترهای اندازه گیری شده آنها شروع به نوسان کرد.

با مقایسه این نتایج تجربی با شبیه‌سازی‌های کامپیوتری کانال پلاسما، محققان به این نتیجه رسیدند که این تأخیر نشان‌دهنده زمان مورد نیاز برای بازگشت پلاسما به حالت اولیه‌اش پس از اختلال در پالس پیشرو است. این به معنای حداکثر سرعت تکرار در حدود 15 مگاهرتز است، که به گفته آنها، به طور بالقوه یک دستگاه پلاسما را قادر می‌سازد تا به انتهای یک شتاب‌دهنده با سرعت بالای تکرار موجود اضافه شود تا انرژی شتاب‌دهنده دومی افزایش یابد.

با این حال، همانطور که محققان اشاره می‌کنند، این حد بالای نظری لزوماً به معنی نرخ تکرار بالا در عمل نیست. هر دو شتاب دهنده پلاسمای لیزری و ذرات محور به طور بالقوه توسط گرمای تولید شده به عنوان الکترون های درون پلاسما به دیواره های لوله مویین انرژی محدود می شوند. این گرما می تواند بر روند شتاب تأثیر بگذارد و همچنین به لوله آسیب برساند.

تعیین میزان چنین اثرات گرمایی یکی از اهداف آزمایش‌های آینده خواهد بود که توسط محققان FLASHForward انجام می‌شود. D'Arcy می گوید، آنها همچنین قصد دارند بررسی کنند که چگونه می توان کیفیت پرتوهای ذرات ورودی را حفظ کرد و همچنین اطمینان حاصل کرد که فرآیند شتاب تا حد ممکن از نظر انرژی کارآمد است - هر دو "هدف اساسی"، اگر فناوری پلاسما می خواهد کاربرد معنی داری پیدا کند. در منابع نوری آینده و برخورد دهنده های ذرات.