p O Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC do Departamento de Energia começou a montar uma nova instalação para tecnologias revolucionárias de aceleradores que poderiam fazer futuros aceleradores de 100 para 1, 000 vezes menor e aumentar suas capacidades. p O projeto é uma atualização do Mecanismo de Testes Experimentais de Acelerador Avançado (FACET), uma instalação de usuário do DOE Office of Science que operou de 2011 a 2016. O FACET-II produzirá feixes de elétrons altamente energéticos como seu antecessor, mas com qualidade ainda melhor. Esses feixes serão usados ​​principalmente para desenvolver técnicas de aceleração de plasma, que pode levar a colisões de partículas de próxima geração que aumentam nossa compreensão das partículas e forças fundamentais da natureza e novos lasers de raios-X que nos fornecem visões incomparáveis ​​de processos ultrarrápidos no mundo atômico ao nosso redor.

p O FACET-II será uma instalação única que ajudará a manter os EUA na vanguarda da ciência de aceleradores, disse Vitaly Yakimenko do SLAC, diretor de projeto. "Seus feixes de alta qualidade nos permitirão desenvolver novos métodos de aceleração, "disse ele." Em particular, esses estudos nos levarão perto de transformar a aceleração do plasma em aplicações científicas reais. "

p O DOE já aprovou o projeto de $ 26 milhões (Decisões Críticas 2 e 3). As novas instalações, que deverá ser concluído até o final de 2019, também funcionará como uma instalação de usuário do Office of Science - uma instalação de pesquisa patrocinada pelo governo federal para pesquisa de acelerador avançado disponível em um competitivo, base revisada por pares para cientistas de todo o mundo.

p "Como uma facilidade de usuário nacional estrategicamente importante, O FACET-II nos permitirá explorar a viabilidade e as aplicações da tecnologia de acelerador acionado por plasma, "disse James Siegrist, diretor associado do programa de Física de Altas Energias (HEP) do DOE's Office of Science, que administra P&D de aceleradores avançados nos EUA para o desenvolvimento de aplicações na ciência e na sociedade. "Estamos ansiosos para ver a ciência inovadora nesta área que o FACET-II promete, com o potencial de redução significativa do tamanho e custo de aceleradores futuros, incluindo lasers de elétrons livres e aceleradores médicos. "

p Bruce Dunham, chefe da Diretoria de Aceleradores do SLAC, disse, "Nosso laboratório foi construído com tecnologia de acelerador e continua a impulsionar inovações no campo. Estamos entusiasmados com o avanço do FACET-II."

p Surfando no Plasma Wake

p A nova instalação terá como base o sucesso da FACET, onde os cientistas já demonstraram que a técnica de plasma pode aumentar de forma muito eficiente a energia dos elétrons e suas partículas de antimatéria, pósitrons. Neste método, pesquisadores enviam um monte de partículas muito energéticas através de um gás ionizado quente, ou plasma, criando um rastro de plasma para um grupo à direita para "surfar" e ganhar energia.

p Em aceleradores convencionais, partículas retiram energia de um campo de radiofrequência dentro de estruturas metálicas. Contudo, essas estruturas só podem suportar um ganho de energia limitado por distância antes de quebrar. Portanto, aceleradores que geram energias muito altas tornam-se muito longos, e muito caro. A abordagem do wakefield de plasma promete abrir novos caminhos. Futuros aceleradores de plasma poderiam, por exemplo, desdobra a mesma potência de aceleração do histórico acelerador de cobre de 2 milhas de comprimento do SLAC (Linac) em apenas alguns metros.

p Os pesquisadores usarão o FACET-II para desenvolvimentos cruciais antes que os aceleradores de plasma se tornem uma realidade. "Precisamos mostrar que somos capazes de preservar a qualidade do feixe conforme ele passa pelo plasma, "disse Mark Hogan do SLAC, Cientista do projeto FACET-II. "Feixes de alta qualidade são um requisito absoluto para futuras aplicações em física de partículas e raios-X a laser."

p A facilidade FACET-II é atualmente financiada para operar com elétrons, mas seu projeto permite adicionar a capacidade de produzir e acelerar pósitrons mais tarde - uma etapa que permitiria o desenvolvimento de aceleradores de partículas elétron-pósitrons baseados em plasma para experimentos de física de partículas.

p Outro objetivo importante é o desenvolvimento de novas fontes de elétrons que podem levar a fontes de luz de próxima geração, como lasers de raios-X mais brilhantes do que nunca. Essas poderosas máquinas de descoberta fornecem aos cientistas visões sem precedentes do mundo atômico em constante mudança e abrem novos caminhos para a pesquisa em química, biologia e ciência dos materiais.

p Outros objetivos científicos para o FACET-II incluem aceleradores wakefield compactos que usam certos isoladores elétricos (dielétricos) em vez de plasma, bem como diagnósticos e ferramentas computacionais que irão medir e simular com precisão a física dos poderosos feixes de elétrons da nova instalação. As metas científicas estão sendo desenvolvidas com contribuições regulares da comunidade de usuários do FACET.

p "A aprovação do FACET-II é um marco emocionante para a comunidade científica, "disse Chandrashekhar Joshi, um pesquisador da Universidade da Califórnia, Los Angeles, e colaborador de longa data da equipe de aceleração de plasma do SLAC. "A instalação vai ultrapassar os limites da ciência do acelerador, descobrir física nova e inesperada e contribuir substancialmente para o esforço coordenado da nação em P&D de aceleradores avançados. "

p Fast Track to First Experiments

p Para completar a instalação, as equipes irão instalar uma fonte de elétrons e ímãs para comprimir os feixes de elétrons, bem como nova blindagem, disse Carsten Hast do SLAC, Diretor técnico do FACET-II. "Também vamos atualizar os sistemas de controle da instalação e instalar ferramentas para analisar as propriedades do feixe."

p O FACET-II usará um quilômetro (um terço) do SLAC linac - enviando elétrons da fonte em uma extremidade para a área experimental na outra extremidade - para gerar um feixe de elétrons com uma energia de 10 bilhões de elétronvolts que irá conduzir o programa de pesquisa versátil da instalação.

p A FACET-II lançou sua primeira chamada de propostas para experimentos que serão executados quando a instalação entrar em operação em 2020.

p "A equipe do projeto fez um excelente trabalho ao garantir a aprovação do DOE para a instalação, "disse Hannibal Joma do DOE, diretor federal de projetos do FACET-II. "Agora vamos entregar o projeto no prazo para o programa do usuário no SLAC."

p Selina Green do SLAC, gestor de projeto, disse, "Depois de dois anos de muito trabalho, é muito emocionante ver o projeto finalmente se concretizar. Graças ao apoio contínuo do DOE, em breve seremos capazes de abrir o FACET-II para uma ciência inovadora. "