Description du projet
Accélérer la recherche en science des photons grâce à une source de faisceau d’électrons ultra-lumineux de taille maniable
Les accélérateurs d’électrons utilisés pour produire des photons de haute qualité ont énormément progressé au cours des dernières décennies. Les sources de photons actuelles de quatrième génération sont basées sur le laser à électrons libres inventé il y a près d’un demi-siècle et produisent des faisceaux d’électrons dans d’énormes accélérateurs linéaires de pointe (à l’échelle du kilomètre). Chaque génération s’est accompagnée d’une amélioration sans précédent de la luminosité et de la résolution temporelle, favorisant une explosion de la recherche fondamentale dans des domaines tels que la science des matériaux, la chimie, la biologie moléculaire et les sciences du vivant. Le projet NeXource, financé par l’UE, est à la pointe de la nouvelle génération de sources de faisceaux d’électrons à base de plasma pour la science des photons et la physique des hautes énergies. Non seulement l’accélérateur de l’équipe aura une luminosité potentiellement 100 000 fois supérieure à celle des sources conventionnelles, mais il présentera une taille suffisamment réduite pour être posé sur une table et donc être accessible aux laboratoires universitaires, ce qui accélérera la recherche en science des photons à une vitesse fulgurante.
Objectif
High-quality electron beams are required for advanced light sources and for high energy physics. Engines of discovery such as free-electron-lasers (FELs) and other bright light sources, are driven by electron beams today produced in km-long state-of-the-art linear accelerators (linacs). A complementary alternative are cm-scale plasma-based accelerators, which are feasible in university-lab scale environments. The NeXource project aims at combining key advantages of both types of accelerators to realize hybrid plasma-based accelerators orders of magnitude smaller and at the same time with electron beam quality orders of magnitude better than state-of-the-art. This has far-reaching impact as it will enable the construction of table-top coherent hard x-ray sources with extreme brightness.
This project is motivated by experimental breakthroughs obtained in the E210 collaboration at the linac-driven plasma accelerator facility FACET at the Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) and by the progress at laser-plasma-accelerator facilities, combined with novel conceptual approaches towards beams with unprecedented 6D-brightness by using tailored beamloading in plasma-based photocathodes.
A dedicated setup for plasma photocathode prototyping and hybrid plasma acceleration will be established at the Scottish Centre for the Application of Plasma-based Accelerators (SCAPA) to develop beam brightness transformers. This R&D will be complemented by campaigns at SLAC, DESY, Daresbury Laboratory and laser-plasma-accelerator labs in Europe. Start-to-end simulations indicate that hard x-ray FEL’s with ultrahigh gain and other advanced light sources can be realised with such electron beams in university-scale labs, which would have transformative impact on photon science and a wide range of natural, life and material science.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Régime de financement
ERC-COG - Consolidator GrantInstitution d’accueil
40225 Dusseldorf
Allemagne