Na natureza, as reações nucleares que formam estrelas são frequentemente acompanhadas por quantidades astronomicamente altas de energia, às vezes, ao longo de bilhões de anos. Isso representa um desafio para os astrofísicos nucleares que tentam estudar essas reações de forma controlada, ambiente de laboratório de baixa energia. As chances de recriar tal faísca sem bombardear alvos com feixes de alta intensidade são incomensuravelmente baixas. Contudo, após as recentes renovações de seu acelerador, um laboratório relatou desempenho recorde.

Após seis anos de atualizações da Fonte de Ressonância do Ciclotron Eletrônico (ECRIS) no Laboratório de Astrofísica Nuclear Experimental, membro do Laboratório Nuclear da Triangle Universities, pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte relatam resultados melhorados. No Revisão de instrumentos científicos , o grupo se concentrou na coluna de aceleração do sistema e no sistema de microondas, tornando-o mais seguro e proporcionando melhor estabilidade da fonte de alta tensão e relação sinal-fundo.

"O que muitas pessoas não percebem é que não existe realmente nada no mercado para isso que possamos simplesmente comprar, "disse Andrew Cooper, um autor no papel e um dos principais designers por trás do projeto. "Em vez de pagar milhões de dólares [por atualizações], abordamos isso como um desafio. "

Como o ECRIS anterior foi levado ao seu limite, o superaquecimento fez com que a cola entre as juntas do sistema derretesse, instigando um problema de vácuo. Os prótons, então, ionizariam o gás residual e liberariam elétrons que emitiam radiação bremsstrahlung prejudicial durante os experimentos.

Os pesquisadores começaram a projetar as atualizações em 2012 com a ajuda de outros grupos, incluindo a Duke University e a Neutron Therapeutics. Os autores primeiro obtiveram dados do sistema aprimorado em 2015 e, desde então, fizeram atualizações adicionais.

As atualizações incluíram a incorporação de um projeto de compressão e vedações O-ring para garantir um vácuo adequado. Canais de resistência paralelos de resfriados, água deionizada resfria o sistema e permite que ele produza um gradiente de voltagem. Enquanto isso, seções de campo magnético transversais alternadas colocadas internamente ao longo do comprimento da coluna capturam elétrons errantes e eliminam a radiação bremsstrahlung.

Um sistema de microondas pulsado de alta potência e um sistema de extração de feixe ajustável axialmente permitem a pulsação do feixe sincronizada com dispositivos de coleta. Isso permitiu ao grupo aumentar a intensidade do feixe de prótons para um recorde de 3,5 miliamperes sem danificar os alvos. Além disso, este novo sistema diminuiu a quantidade de interferência ambiental de fundo de fontes como a radiação espacial.

"Nosso acelerador é único em muitos aspectos, "Cooper disse." Nós mostramos uma maneira inteligente de remover o fundo sem construir um sistema subterrâneo. "

Próximo, Cooper e seus colegas procuram explorar ainda mais os recursos do sistema, incluindo como os parâmetros de ajuste afetam a emissão e intensidade do feixe, com o objetivo de atingir uma intensidade de feixe alvo de 10 miliamperes.