Fysiker vid SLAC National Accelerator Laboratory har uppnått en banbrytande milstolpe genom att skapa en elektronström med en petawatt (en biljard watt) effekt under ett extremt kort ögonblick. Detta representerar ett betydande genombrott inom partikelacceleratorteknologi12.
Forskarna lyckades komprimera ungefär 100 000 ampere elektronström till ett utrymme som knappt är en tredjedels mikrometer långt1. Detta uppnåddes genom att leda millimeterlånga elektronkedjor längs en magnetisk bana, vilket möjliggjorde en dramatisk komprimering som producerar över en petawatt effekt inom en miljarddels sekund23.
Tekniken bakom genombröttet
För att uppnå denna extrema strålkomprimering använde forskarna flera sofistikerade metoder:
Magnetiska chicaner: Speciella magnetiska anordningar fungerade som hinder i en racerbana, vilket subtilt avböjde elektroner med mindre energi till något längre vägar, vilket gjorde att högenergipartiklar kunde klustras tätt tillsammans1.
Undulator och safirlaserr: För att motverka energiförluster från chicanerna introducerade forskarna en undulator – en magnetisk enhet som snabbt oscillerar elektroner från sida till sida – och kombinerade den med exakt synkroniserade blixtar från en safirlaserr1.
Forskarna använde också en laserbaserad formningsmetod som ursprungligen utvecklades för röntgenfria elektronlasrar. Fördelen med att använda laser är att de kan applicera en energimodulering som är mycket mer exakt än vad som kan göras med mikrovågsfält5.
Vetenskapliga implikationer
Det resulterande elektronfältet uppnådde en styrka cirka fem gånger starkare än tidigare rekord15. Detta öppnar dörren för flera lovande forskningsområden:
- Kvantutforskning: Kollisioner med högre energi kan avslöja tidigare oobserverade kvantpartiklar eller tillstånd1.
- Astrofysiktillämpningar: Replikering av kosmiska fenomen i laboratoriemiljöer1.
- Materialvetenskap och bildbehandling: Den ultrastarka elektronstrålen kan producera röntgenbilder med tidigare ouppnådd upplösning12.
Detta genombrott kan potentiellt leda till banbrytande framsteg inom områden som sträcker sig från astrofysik till materialvetenskap23. Forskarna förväntar sig att ytterligare förfina tekniken för att begränsa ännu fler elektroner inom mindre dimensioner, vilket potentiellt kan mångdubbla strålens effekt och bana väg för ännu mer djupgående vetenskapliga upptäckter1.
Citations:
- https://www.theinteldrop.org/2025/03/09/record-breaking-electron-beam-delivers-a-petawatt-of-power/
- https://www.sciencealert.com/record-smashing-electron-beam-delivers-a-petawatt-of-power-in-an-instant
- https://www.yahoo.com/news/record-smashing-electron-beam-delivers-200013933.html
- https://www.gadgets360.com/science/news/physicists-achieve-record-breaking-electron-beam-power-and-current-at-slac-7836729
- https://www6.slac.stanford.edu/news/2025-03-03-slac-scientists-created-most-powerful-ultrashort-electron-beam-world
- https://www.nersc.gov/science/science-vignettes/petawatt-laser-guiding-and-electron-beam-acceleration-to-8-gev-in-a-laser-heated-capillary-discharge-waveguide/
- https://www.labmanager.com/bella-laser-achieves-world-record-power-at-one-pulse-per-second-16621
- https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevSTAB.18.110401
- https://phys.org/news/2025-03-electron-powerful-predecessors.html
- https://zeus.engin.umich.edu/about/
- https://phys.org/news/2025-02-physicists-electron-power-current.html
- https://www.nature.com/articles/s41598-024-81748-6
- https://ground.news/article/record-smashing-electron-beam-delivers-a-petawatt-of-power-in-an-instant
- https://twitter.com/ScienceAlert/status/1898868141200937298
- https://radtech.org
- https://www.llnl.gov/sites/www/files/2020-05/petawatt-str-mar-00.pdf
- https://newscenter.lbl.gov/2012/07/27/bella-laser-record-power/
- https://www.avcr.cz/en/news-archive/ELI-Beamlines-reached-the-highest-average-power-ever-demonstrated-by-a-petawatt-laser/
