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Nel campo della scienza contemporanea, i laser a elettroni liberi a raggi X, o XFEL, rappresentano uno strumento rivoluzionario. Quest'ultimi permettono, infatti, di indagare i dettagli più minuti della materia. Tali dispositivi sono in grado di fornire impulsi di luce X così potenti e rapidi da permettere osservazioni a livello atomico. Eppure, finora, il loro impiego è stato limitato da un problema non da poco. Ovvero le dimensioni e la complessità delle infrastrutture necessarie per generarli. Novità importante per gli acceleratori laser Le macchine tradizionali che producono raggi X mediante elettroni accelerati richiedono enormi acceleratori lineari. I quali spesso risultano lunghi diversi chilometri. La costruzione e la gestione di tali installazioni rappresentano investimenti ingenti e possono essere realizzate solo in pochi centri di eccellenza a livello mondiale. Scenario che ostacola la diffusione più ampia della tecnologia. Ma un recente sviluppo tecnologico sta mettendo in discussione tale situazione. Un gruppo di ricerca del Lawrence Berkeley National Laboratory, con il supporto di TAU Systems Inc., ha introdotto un metodo innovativo. Quest'ultimo sfrutta una tecnologia chiamata accelerazione al plasma-laser (LPA). Invece di accelerare gli elettroni con campi elettromagnetici convenzionali a radiofrequenza, tale tecnica utilizza impulsi laser intensi per creare onde di plasma. Ciò per spingere gli elettroni a velocità incredibilmente elevate. Il risultato è un’accelerazione con gradienti di circa 100 gigavolt per metro, molto superiore ai tradizionali 50 megavolt per metro. Consentendo così di ridurre le dimensioni dell’acceleratore da chilometri a pochi metri. La vera sfida non è solo ottenere un’elevata energia, ma assicurare che il fascio di elettroni sia sufficientemente stabile e di qualità per produrre raggi X efficaci. È qui che il team ha ottenuto i risultati più promettenti. Nel dettaglio, è stato dimostrato che la LPA può generare fasci di elettroni con le caratteristiche tecniche necessarie per alimentare un XFEL funzionante. Sam Barber, scienziato principale dello studio, ha sottolineato come tale conferma sia fondamentale per la futura diffusione di suddetta tecnologia. Guardando avanti, la ricerca sull’accelerazione plasma-laser promette di aprire nuove frontiere, non solo nel campo dei raggi X, ma anche nello sviluppo di acceleratori per la fisica delle alte energie.

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