Descrizione del progetto
Accelerare la ricerca nel campo della scienza dei fotoni con una sorgente di fascio di elettroni ultra-luminoso da tavolo
Gli acceleratori di elettroni utilizzati per produrre fotoni di alta qualità hanno fatto enormi progressi negli ultimi decenni. Le attuali sorgenti fotoniche di quarta generazione si basano sul laser ad elettroni liberi inventato quasi mezzo secolo fa e producono fasci di elettroni in enormi acceleratori lineari (su scala chilometrica) all’avanguardia. Con ogni generazione è arrivato un miglioramento senza precedenti della luminosità e della risoluzione temporale, favorendo un’esplosione della ricerca fondamentale in campi che includono la scienza dei materiali, la chimica, la biologia molecolare e le scienze della vita. Il progetto NeXource, finanziato dall’UE, è all’avanguardia della prossima generazione di sorgenti di fascio di elettroni al plasma per la scienza dei fotoni e la fisica delle alte energie. L’acceleratore del team non solo avrà una luminosità potenzialmente 100 000 volte superiore a quella delle sorgenti convenzionali, ma sarà realizzato in un sistema da tavolo accessibile ai laboratori universitari, accelerando la ricerca nella scienza fotonica alla velocità della luce.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-COG - Consolidator GrantIstituzione ospitante
40225 Dusseldorf
Germania