Oleh
Radiasi sinkrotron yang ditingkatkan melalui kumpulan elektron yang diperpendek menghasilkan cahaya yang kuat seperti laser, dengan eksperimen terkini yang mendukung kelayakannya untuk penelitian material tingkat lanjut. Kredit: SciTechDaily.com
Teknik baru memperpendek kumpulan elektron dalam cincin penyimpanan untuk menghasilkan radiasi sinkrotron yang lebih kuat dan koheren, mirip dengan laser berdaya tinggi. Metode ini telah berhasil diuji, menandai kemajuan menuju jenis sumber radiasi baru yang dapat memiliki dampak signifikan pada penelitian material.
Sebuah tim internasional menyajikan prinsip fungsional sumber baru radiasi sinkrotron di Komunikasi Alam Fisika. Steady-state microbunching (SSMB) memungkinkan pembangunan sumber radiasi yang efisien dan kuat untuk radiasi UV yang koheren di masa mendatang. Hal ini sangat menarik untuk aplikasi dalam penelitian dasar maupun dalam industri semikonduktor.
Cincin Penyimpanan dan Radiasi Sinkrotron
Ketika elektron yang sangat cepat dibelokkan, elektron tersebut memancarkan radiasi sinkrotron cahaya. Hal ini digunakan dalam apa yang disebut cincin penyimpanan di mana magnet memaksa partikel ke jalur tertutup. Cahaya ini tidak koheren secara longitudinal dan terdiri dari spektrum panjang gelombang yang luas. Kecemerlangannya yang tinggi menjadikannya alat yang sangat baik untuk penelitian material. Monokromator dapat digunakan untuk memilih panjang gelombang individual dari spektrum, tetapi hal ini mengurangi daya radiasi hingga beberapa kali lipat hingga nilai beberapa watt saja.
Laser berdenyut merambat bersama berkas elektron melalui undulator MLS U125 dan menerapkan modulasi energi. Undulator yang sama berfungsi sebagai radiator pada lintasan berkas elektron berikutnya. Radiasi undulator dideteksi oleh fotodioda cepat, sementara pulsa laser diblokir dari jalur deteksi menggunakan sakelar elektro-optik. Kredit: HZB/ Fisika Komunikasi
Kemajuan dalam Pembangkitan Cahaya Koheren
Namun, bagaimana jika cincin penyimpanan tersebut menghasilkan cahaya monokromatik dan koheren dengan keluaran beberapa kilowatt, yang serupa dengan laser berdaya tinggi? Fisikawan Alexander Chao dan mahasiswa doktoralnya Daniel Ratner menemukan jawaban untuk tantangan ini pada tahun 2010: jika kumpulan elektron yang mengorbit dalam cincin penyimpanan menjadi lebih pendek daripada panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya, radiasi yang dipancarkan menjadi koheren dan karenanya jutaan kali lebih kuat.
“Anda perlu tahu bahwa elektron dalam cincin penyimpanan tidak terdistribusi secara homogen,” jelas Arnold Kruschinski, mahasiswa PhD di HZB dan penulis utama makalah tersebut. “Elektron bergerak dalam kelompok dengan panjang tipikal sekitar satu sentimeter dan jarak sekitar 60 sentimeter. Itu enam kali lipat lebih banyak daripada kelompok mikro yang diusulkan oleh Alexander Chao.” Ahli teori Tiongkok Xiujie Deng telah menetapkan serangkaian pengaturan untuk jenis akselerator melingkar tertentu, cincin isochrone atau “alfa rendah”, untuk proyek Steady-State Micro-Bunching (SSMB). Setelah berinteraksi dengan laser, ini menciptakan kelompok partikel pendek yang panjangnya hanya satu mikrometer.
Terobosan dalam Teknik Micro-Bunching
Tim peneliti dari HZB, Universitas Tsinghua, dan PTB telah menunjukkan bahwa hal ini berhasil dalam percobaan pembuktian prinsip pada tahun 2021. Mereka menggunakan Metrology Light Source (MLS) di Adlershof — cincin penyimpanan pertama yang pernah dirancang untuk operasi alfa rendah. Tim tersebut kini telah dapat sepenuhnya memverifikasi teori Deng untuk menghasilkan kumpulan mikro dalam percobaan ekstensif. “Bagi kami, ini merupakan langkah penting menuju jenis sumber radiasi SSMB yang baru,” kata Arnold Kruschinski.
Jörg Feikes dan mahasiswa PhD Arnold Kruschinski di ruang kontrol BESSY II dan MLS. Kredit: Ina Helms / HZB
Perspektif Masa Depan dan Tujuan Jangka Panjang
Namun, manajer proyek HZB Jörg Feikes yakin bahwa butuh waktu hingga saat itu tiba. Ia melihat beberapa persamaan antara SSMB dan pengembangan laser elektron bebas. “Setelah percobaan awal dan pengembangan selama puluhan tahun, ide ini berubah menjadi akselerator superkonduktor sepanjang satu kilometer,” katanya. “Pengembangan semacam itu bersifat jangka panjang. Dimulai dengan sebuah ide, kemudian teori, lalu ada peneliti yang secara bertahap mewujudkannya dan saya pikir SSMB akan berkembang dengan cara yang sama.”
Referensi: “Mengonfirmasi landasan teoritis dari steady-state microbunching” oleh Arnold Kruschinski, Xiujie Deng, Jörg Feikes, Arne Hoehl, Roman Klein, Ji Li, Markus Ries dan Alexander Chao, 21 Mei 2024, Fisika Komunikasi.
Nomor Induk Kependudukan: 10.1038/s42005-024-01657-y
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
