Das nächste Ziel: Das erweiterte Experiment, nennt sich jetzt BELLA, will die 10 GeV erreichen. Dank großer Fortschritte in der Lasertechnik (getrieben von Industrie und Militär…), will man jetzt mit einem Femtosekunden-Petawatt-Laser schießen. Das Fernziel: Eine ganze Kette solcher 10 GeV-Module hin zum TeV…doppelt so viel wie ein 30 km Elektronen-Linearbeschleuniger erreichen könnte.
Vom Laser zum Teilchenstrahl
Es gibt noch eine weitere Möglichkeit: Statt mit einem Laserstrahl schießt man gleich einen Elektronenstrahl in das Plasma. Hier ist das Ziel nicht, einen “frischen” Elektronenstrahl zu erzeugen, sondern einen bereits vorbeschleunigten Strahl weiter zu beschleunigen.
Während beim Laser der Strahlungsdruck die Elektronen im Plasma von den Protonen trennt, ist es beim Elektronenstrahl die elektrische Abstoßung zwischen Plasma- und Strahlelektronen. Die verdrängten Elektronen hinterlassen eine positiv geladene Blase, die dann die Elektronen wieder anziehen wird. Da diese dann beschleunigt werden, bis sie auf die Blase treffen, haben sie Schwung und werden über die Blase hinausschießen, eventuell von der nächsten Blase angezogen usw.
Am längsten Linearbeschleuniger der Welt, dem SLAC, wurde das versucht. Man schaffte die bemerkenswerte Leistung, auf einer Strecke von 1 Meter die Energie des Strahls zu verdoppeln. 42 GeV, die über 3 km Strecke herkömmlich erzielt worden war.
Und jetzt?
Man sieht die Möglichkeiten: Auf der einen Seite “tabletop-sized” Beschleuniger für Anwendungen in Materialforschung, Industrie und Medizin. Auf der anderen Seite die Zukunft der Hochenergie-Beschleuniger. Aber natürlich braucht es noch etwas bis dahin.
Das entscheidende ist nicht, dass man die Energie verdoppelt hat. Vielmehr geht es dann auch darum, wieviele Elektronen man tatsächlich auf diese Energie bekommt, und wie kompakt der Strahl ist – räumlich und in der Energieverteilung. Das SLAC-Experiment hatte beispielsweise noch eine Verschmierung von 100% in der Energieverteilung. Das ist mit Lasern einfacher, daher sind diese vermutlich eher fertig. Bereits jetzt wird über Anwendungen in der Krebstherapie nachgedacht, das Fox Chase Cancer Center will in einigen Jahren eine Prototyp-Einrichtung mit Laser-Plasmabeschleuniger sein. Und in der Industrie wird man sich vermutlich auch schon die Finger nach solchen Beschleunigern lecken.
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