Mi estimación (de profano) es que dichos aceleradores podrían fácilmente y baratamente superar a los actuales aceleradores de gama alta, multimillonarios en dólares. Hace algunos años leí sobre algún avance interesante en las noticias, pero prácticamente nada desde entonces.
¿Cuál es el enfoque actual de la investigación/desarrollo? ¿Se han encontrado algún obstáculo? ¿Cuál es la estimación actual del límite de energía práctico de tales aceleradores?
No trabajo directamente en el campo, por lo que probablemente daré una respuesta incompleta, pero hasta donde sé, hay dos obstáculos principales.
El primero consiste en mantener estable la estructura aceleradora dentro del plasma. No estamos hablando de una cavidad de radiofrecuencia de metal sólido aquí, sino de algunas nanoestructuras de fluidos cargados que son muy sensibles a una serie de perturbaciones, incluida la que proviene de ellas mismas.
El segundo problema es mantener a la partícula a acelerar dentro de estas estructuras tanto en el plano transversal (lo cual puede salir gratis siempre y cuando las burbujas de plasma sean estables) como en el longitudinal, lo cual es más difícil ya que el láser viaja a través del plasma con una velocidad $proyecto AWAKE en el CERN:
El experimento AWAKE tiene la intención de utilizar el haz convencional existente del SPS para generar un wakefield de alta amplitud [- en el plasma] que luego acelerará un haz de electrones testigo. Sin embargo, el haz del SPS es demasiado largo para generar efectivamente un wakefield. El experimento AWAKE microagrupará longitudinalmente el haz en cientos de haces mucho más cortos utilizando un wakefield inicialmente generado por un pulso láser corto. Estos haces luego podrán excitar resonantemente un wakefield de alta amplitud.
El SPS, también conocido como Super Protón Sincrotrón, es un anillo de 7 km (donde fueron descubiertos los bosones W y Z y que ahora inyecta protones en el LHC), ¡así que no es precisamente un experimento de mesa! Y solo es un experimento: algo para demostrar el concepto y desarrollar alguna tecnología fundamental. Se requerirá mucho más esfuerzo para desarrollar algo que realmente se pueda utilizar.
Esta técnica es prometedora pero muy compleja e inmadura. Por eso todos los principales proyectos nuevos de cualquier tipo de máquina aceleradora de partículas siguen confiando en la aceleración RF.
Un haz de electrones de 2 GeV ya es bastante interesante: puedes tener un buen FEL, o, al colisionar dos de ellos, una fábrica de $\tau/$charm. Estas máquinas cuestan típicamente unos pocos cientos de millones de dólares, no están en la vanguardia de la energía pero pueden producir mucha física y eventualmente Premios Nobel.
Tener un haz de más de 2 cm es sin duda muy emocionante, pero la energía es solo uno de los parámetros del haz. ¿Cuántas partículas hay en un grupo, cuál es el volumen del espacio de fases ocupado por ellas, cuál es la tasa de repetición alcanzable, cuánta potencia se transfiere efectivamente al haz? Estas son las preguntas que deberías hacer y cuyas respuestas aún te permiten optar por la aceleración RF.
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