Nog even en elk chemisch en biologisch lab kan zich een krachtige deeltjesversneller veroorloven. Texaanse fysici hebben een 2 gigaelektronvolt-model dusdanig laten krimpen dat hij 1 bureaublad vult in plaats van 2 voetbalvelden. Over een paar jaar denken ze een 10 GeV-model te kunnen bouwen waarmee je aan röngenkristallografie kunt doen, schrijven ze in Nature Communications.

Volgens pof. Mike Downer (University of Texas, Austin) kun je de elektronen, die uit de versneller komen, omzetten in röntgenstraling die even hard is als de productie van een groot synchrotron. Hij denkt er op termijn zelfs een vrije-elektronenröntgenlaser mee te kunnen voeden - krachtiger kan momenteel niet.

Waar je op inlevert is de pulsduur. Die zit in de ordegrootte van femtoseconden, waarbij er per keer maar een half miljard elektronen uitkomen. Om trillende moleculen te volgen is die femtosecondeschaal echter precies goed, zegt Downer.

Zijn versneller werkt volgens het laser-plasma acceleratieprincipe. Je vuurt een laserpuls af op een wolkje gas, dat daardoor ioniseert en in een plasma verandert. Daarbij ontstaat een krachteveld waarop sommige van de losgeslagen elektronen kunnen meeliften, waarbij ze enorm worden versneld.

Downer vergelijkt zijn laser met een speedboot die je in een meertje dropt terwijl de motor op volle kracht draait, en de elektronen met druppels die loskomen bij de klap en vervolgens meesurfen op de boeggolf.

Het idee is al meer dan 30 jaar oud maar tot nu toe kwam men niet boven de 1 GeV uit wegens gebrek aan voldoende krachtige lasers. Texas beschikt nu echter over een petawattlaser waarmee je 2 GeV haalt, vooral omdat je door het extra vermogen met sterker verdund gas kunt werken waardoor de straal minder sterk wordt afgeremd.

Waarbij Downer aantekent dat die petawattlasers inmiddels gewoon op de markt zijn en dat er vanzelf wel een keer een bedrijf opstaat dat er een commerciële 10 GeV-versneller in pocketformaat omheen bouwt. Op voorwaarde dat de prof nog een paar jaar geld krijgt voor verder onderzoek, uiteraard.

bron: University of Texas at Austin