Sim. Um acelerador de partículas usando implosão acionada por laser (feixe de partículas) poderia se tornar realidade. Isto foi demonstrado quando os pesquisadores do ELI conseguiram acelerar íons usando feixes de prótons gerados por laser.
Antecedentes: Os aceleradores existentes (linacs, síncrotrons, cíclotrons) aplicam potenciais de RF gerados externamente para acelerar e agrupar partículas carregadas. Para alcançar energias TeV, esses aceleradores têm tamanhos de quilômetros ou milhas.
Lasers de alta potência abrem um novo caminho para aceleradores compactos porque os campos eletromagnéticos de acionamento são autogerados pela corrente de deslocamento no ponto focal.
Os esquemas de aceleração acionados por laser são baseados na aceleração de partículas em fortes campos elétricos quase estáticos ou em campos eletromagnéticos de movimento rápido gerados pela interação de pulsos de laser ultraintensos com a matéria.
Os mecanismos de interação envolvidos incluem:
(a) Aceleração Normal da Bainha Alvo (TNSA):neste esquema, um pulso de laser de alta intensidade é focado na parte frontal de uma folha fina. No ponto focal, os elétrons são expelidos normalmente à superfície do alvo, criando um campo eletrostático (bainha) que acelera os íons da parte traseira do alvo.
(b) Aceleração Laser Wakefield (LWFA):aqui, o pulso de laser se propaga através de um canal de plasma ou jato de gás. A força ponderomotriz do pulso de laser expele elétrons do centro da região de interação, levando à formação de um campo de esteira. Os campos elétricos na estrutura da esteira podem então acelerar elétrons ou pósitrons.
(c) Aceleração por Pressão de Radiação (RPA):na RPA, um fóton de alta energia transfere seu momento para uma partícula carregada. Este esquema pode acelerar elétrons a energias ultra-altas, explorando o processo Breit-Wheeler, no qual um fóton de raios gama se converte em um par elétron-pósitron na presença de um forte campo eletromagnético.
(d) Aceleração de Wakefield de Plasma Acionada por Feixe:Neste esquema, um feixe de partículas carregadas, como um feixe de prótons gerado a partir de um acelerador convencional, aciona um campo de wakefield de plasma que pode acelerar outras partículas carregadas.
A aceleração do feixe de partículas usando lasers é um campo de pesquisa em rápido crescimento, com potencial para avanços significativos na física de partículas, aplicações médicas e ambientes industriais.
