Opis projektu
Wspieranie badań naukowych nad fotonami dzięki przenośnemu źródłu ultrajasnej wiązki elektronów
Akceleratory elektronów wykorzystywane w celu wytwarzania fotonów wysokiej jakości rozwinęły się w znacznym stopniu przez ostatnie kilkadziesiąt lat. Obecne źródła fotonów czwartej generacji opierają się na laserach na swobodnych elektronach, które zostały wynalezione niemal pół wieku temu, i wytwarzają wiązki elektronów w ogromnych, wielokilometrowych akceleratorach liniowych. Każda kolejna generacja technologii niosła ze sobą bezprecedensowe usprawnienia pod względem jasności i rozdzielczości czasowej, co pozwoliło na realizację wielu badań podstawowych w dziedzinach takich jak materiałoznawstwo, chemia, biologia molekularna i nauki przyrodnicze. Uczestnicy finansowanego przez Unię Europejską projektu NeXource prowadzą pionierskie badania nad opartym na plazmie źródłem elektronów nowej generacji przeznaczonym do badań poświęconym fotonom oraz fizyki wysokich energii. Akcelerator opracowany przez zespół pozwoli na osiągnięcie jasności 100 000 razy większej niż konwencjonalne źródła fotonów, a jego niewielki rozmiar pozwoli na wykorzystywanie go w uniwersyteckich laboratoriach, co przełoży się na błyskawiczny rozwój badań w tej dziedzinie.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
40225 Dusseldorf
Niemcy