Tým vývojářů kompaktního urychlovače. Kredit: Jefferson Lab.

Jak jistě každý ví, typické urychlovače částic jsou velké, někdy obrovské vědecké mašiny, jejichž pořizovací cena je astronomická. Postavit Velký hadronový srážeč v CERNu, jehož délka je asi 27 kilometrů, trvalo zhruba 10 let a stálo přibližně 5 miliard dolarů. Takové urychlovače jsou jako velryby. Masivní, vzácné a nepoužitelné v každodenním životě.

Gianluigi Ciovati. Kredit: G. Ciovati.

Současně se ale ukazuje, že urychlovače částic jsou až překvapivě užitečné. Uplatní se v mnoha aplikacích, přičemž do některých byste to nejspíš neřekli. Proto se vědci a inženýři snaží urychlovače částic zcivilnit a umožnit jim vstoupit mezi lidi.

Pracuje na tom i tým odborníků, který vede Gianluigi Ciovati z Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab), stát Virginia, ve spolupráci s významným americkým kontraktorem General Atomics a dalšími partnery. Vyvíjejí kompaktní urychlovač částic s využitím běžně dostupných průmyslových komponent. Nedávno vytvořili prototyp takového urychlovače, který je významným milníkem na cestě ke komerčním aplikacím.

Urychlovač Ciovatiho týmu je založený na dvou klíčových inovacích. První spočívá v designu komory urychlovače, využívajícího technologii urychlování částic se supravodivou radiovou frekvencí. Na supravodivosti se u takových urychlovačů obvykle podílí vrstva niobu. Ciovati a spol. k niobu přidali vrstvu slitiny niobu a cínu. Díky tomu může urychlovač fungovat při o něco vyšších teplotách kolem 4 kelvinů. Nejsou to bůhvíjaké tropy, ale i tak jde o významné zjednodušení náročnosti zařízení.

Logo. Kredit: Jefferson Lab.

Druhou ze zmíněných inovací je použití kryochladičů. Velké urychlovače jsou typicky chlazené masivním kryogenním systémem na kapalné helium, který bývá nákladný jak na vybudování, tak i na údržbu. Ciovatiho tým namísto toho použil běžné kryochladiče, jaké se používají například k chlazení supravodivých magnetů v přístrojích pro magnetickou rezonanci.

Prototyp kompaktního urychlovače v testech vytvořil povrchové magnetické pole o intenzitě 50 militesla a vědci prý ještě neřekli poslední slovo. Tvůrci urychlovače odhadují, že jejich zařízení by mělo dokázat urychlovat elektrony na energii 1 MeV, což je dostatečné pro řadu zajímavých aplikací, od výroby izotopů pro medicínu až po životní prostředí, například v čištění odpadních vod.

Video: I want the ILC! by Gigi Ciovati #mylinearcollider

Literatura

New Atlas 2. 3. 2024.

Physical Review Accelerators and Beams 26: 044701.