ELI–NPprovocari tehnice si ingineresti:
Sistemul de experimente cu laseri de mare putere
Dan Stutman, din partea echipei ELI-NP
11/8/2016 Afaceri competitive bazate pe rezultatele crecetarilor stiintifice
avansate
De ce experimente cu laseri de mare putere:‐ Accelerare de particule la energii nucleare pe distante < 1cm‐ Fascicule de 1015 ori mai dense decat in acceleratorii conventionali ‐ Pulsuri ultra‐scurte, de la femtosecunda la picosecunda
Laser
Ioni
Forta Coulomb
Laser
Electroni
Accelerare de electroni in gaz cu “laser wakefield”
Accelerare de ioni in solid cu presiunea radiatiei laser
Electroni
Gol de sarcini
Electroni cu energii pana la 100 GeV
Fascicule de ioni cu energii pana la 1 GeV, cu densitatea solidului
Stiinta fundamentala:‐ Interactia lumina‐materie la intensitati si energii extreme ‐ Crearea in laborator de noi nuclee si reactii nucleare ‐ Interactia lumina‐lumina si lumina‐vacuum ‐ Potential pentru descoperiri revolutionare la nivel mondial
10 PWlaser
10 GeV electron
Gamma‐rays
Positron‐electronpairs
Generare QED de raze gamma si pozitroni
Fission fragments
Fusion products
Th target
CH target
CD2 foil
AcceleratedTh foil
10 PWlaser
Generare de noi nuclee grele prin fisiune‐fuziune
Test extrem simultan al fizicii relativiste si cuantice
Misterul formarii elementelor grele in Univers
Negoita et al
Stiinta applicata:‐ Surse micronice, ultra‐intense si pulsate de raze‐ si neutroni‐ Fascicule ultra‐intense de ioni si electroni pentru medicina si industrie
Sursa de neutroni fotonucleara Radioterapie cu protoni generati de laser
Radiografie cu neutroni tip “timp‐de‐zbor”, pentru detectia de explosive, criminologie nucleara
Reducere masiva in doza de tratament
Pomerantz et al Biscari and Falbo
LOA, France, 2015
Radiografie de mare rezolutie
Tungstenball
Laserii Petawatt pot produce surse gamma ultra‐intense (50% din energia laser), cu spot focal de cativa µm si durata pulsurilor de 10 fs
Arii experimentale cu laserii de 10 PW:‐ Oglinzi de 1m diametru distribuie laserii la 3 camera de interactie‐ Fasciculele sant focalizate la cativa microni si interactioneaza cu
electroni accelerati, tinte solida, sau radiatia produsa de GBS
Clean room
10 PW 10 PW
Beam dump
40 m
Laser / -beam
Beam dump
Nuclear Physics
Beam delivery systemQED
GBS fascicul
Provocari tehnice si ingineresti:‐ Camere de interactie de vacuum inalt, din materiale cu nivel scazut
de activare la radiatii
4 m
Provocari tehnice si ingineresti:‐ Optica de diametru mare si precizie sub‐micrometrica,
rezistenta la pulsuri laser de mare putereOglinda de focalizare de 1 m diametru, 20 nm precizie,0.6 J/cm2 damage threshold, produsa de REOSC, France
Herve et al
Provocari tehnice si ingineresti:‐ Sisteme de pozitionare pentru componente optice mari, cu precizie
sub‐micrometricaMontaj oglinda de focalizare la 10 PW tip Apollon
1 m 1 m
Sistem de polarizare circularacu oglinzi la 1 PW
Provocari tehnice si ingineresti:‐ Sisteme de pozitionare si aliniere pentru tinte laser, cu precizie
micrometrica, rezistente la pulsuri electromagnetice intense (EMP)
Sistem “Plasma Mirror”Sistem tinte laser
10 PW
Sistemaliniere
UHV Ultra High Vacuum sputter & e-beam deposition
RIE Reactive Ion Etching Optical lithography
SEM (Scanning Electron Microscopy)
XRD (X-ray diffraction) AFM (Atomic Force
Microscopy) Optical profilometry
Provocari tehnice si ingineresti:‐ Sute de tinte laser nano‐fabricate vor fi necesare pe zi
Laboratorul de tinte ELI‐NP
Wafermulti‐target
Provocari tehnice si ingineresti:‐ Instrumentatia de diagnostic a interactiei laserilor de 10 PW se face
pentru prima data in lume; sant necesare R&D, design si constructie‐ Diagnostice de raze X si , particule nucleare, plasma, fascicul laser
Spectrometru de ioni cu parabola Thomson
Spectrometru cu magnet permanent pentru electroni de 10 GeV
1 m
Nam et al
13
ELI-NP: Oportunitati de dezvoltare
Proton therapy drastically reduces patient dose
ELI-NP
Breit-Wheeler pair production
Radiation Pressure Acceleration
Top Related