A colaboração do AWAKE atingiu um marco importante; na semana final das operações do acelerador do CERN para 2016, observou uma forte modulação de feixes de prótons de alta energia no plasma, sinalizando a geração de campos eletromagnéticos muito fortes. Este é um passo significativo em direção ao objetivo de usar a técnica wakefield de plasma conduzido por prótons para acelerar os elétrons.

O Experimento de Aceleração Wakefield de Plasma Acionado por Proton Avançado (AWAKE) é a primeira instalação que investiga o uso de wakefields de plasma acionado por feixes de prótons para acelerar partículas carregadas.

"O uso de cachos de prótons para acionar campos de vigília é de particular interesse por causa da grande energia transportada pelos cachos de prótons dos aceleradores CERN SPS e LHC, "diz Patric Muggli, DESPERTE o coordenador de física do CERN e do Instituto Max Planck de Física de Munique. "Permite estágios de aceleração muito mais longos do que outras técnicas, " ele aponta.

A instalação foi comissionada com sucesso entre junho e novembro e o experimento coletou seus primeiros dados na semana final de operações do acelerador no CERN em 2016.

O experimento AWAKE injeta um grupo de prótons "impulsionador" do acelerador SPS do CERN em uma coluna de plasma criada pela ionização de um gás com um laser. Quando este grupo interage com o plasma, ele se divide em uma série de grupos menores, em um processo denominado automodulação. À medida que esses cachos mais curtos se movem pelo plasma, eles geram um campo de vigília forte. É o processo de automodulação que a equipe do AWAKE observou sinais de, e a partir do qual pode inferir a criação do wakefield.

O próximo passo, que AWAKE ainda tem que demonstrar, é injetar um segundo feixe de elétrons, o feixe de "testemunha", na fase certa atrás do feixe de prótons. Este feixe de testemunha "sente" o campo de vigília e é acelerado, assim como um surfista acelera pegando uma onda.

O uso de plasma para acelerar partículas é uma alternativa potencial aos métodos tradicionais de aceleração que dependem de cavidades eletromagnéticas de radiofrequência. Há muito se sabe que os plasmas são capazes de suportar campos elétricos muito fortes. O desafio para os pesquisadores é entender a melhor maneira de aproveitar essa capacidade para criar futuros aceleradores de partículas compactos e poderosos a custos razoáveis. Os campos gerados por wakefields de plasma impulsionados por feixes de prótons podem ser até duas ordens de magnitude maiores do que os campos alcançáveis ​​usando cavidades convencionais de radiofrequência.

"Ter observado as indicações pela primeira vez de automodulação do grupo de prótons, depois de apenas alguns dias de testes é uma excelente conquista. É uma equipe muito motivada e dedicada, "sorri Edda Gschwendtner, Líder de projeto e coordenador técnico do CERN AWAKE.

"Agora planejamos estudar esse processo em detalhes em 2017. Esperamos então demonstrar a aceleração dos elétrons na esteira do grupo de prótons, "acrescenta o porta-voz do AWAKE, Allen Caldwell, do Instituto Max Planck de Física de Munique.

Este desenvolvimento emocionante, o culminar de três anos de preparação intensa, abre uma nova era de desenvolvimento de aceleradores de partículas no CERN e em todo o mundo.