Galingas plazmos greitintuvo valdymas, sustiprintas dirbtiniu intelektu.

Dujų elementai, naudojami kaip plazmos šaltiniai Lazeris iš šių vaizdų dešinės per metalinį kūgį patenka į mažą kubą, pripildytą dujų. Lazeris jonizuoja dujas ir paverčia jas plazma ir sukuria katalizatorių. Kreditas: Robas Shalloo.

Tyrėjai naudojo dirbtinį intelektą, kad panaudotų sijas mažesniems ir pigesniems naujos kartos greitintuvams tyrimams, medicininei ir pramoninei paskirčiai.

Eksperimentas, vadovaujamas Imperatoriškasis koledžas Londone Mokslininkai, naudodamiesi Mokslo ir technologijų infrastruktūros tarybos centriniu lazerių centru (CLF), parodė, kad algoritmas gali tiksliai sureguliuoti sudėtingus parametrus, susijusius su naujos kartos valdikliais. plazma– Naudoti dalelių greitintuvai

Algoritmas gali padidinti greitintuvo efektyvumą greičiau nei žmogaus operatoriai, taip pat gali geriau nei eksperimentai panašiose lazerinėse sistemose.

“Ši mūsų sukurta technika bus įrankis norint kuo geriau išnaudoti naujus pažangius plazmos greitintuvus, šiuo metu statomus JK ir visame pasaulyje.” Daktaras Robas Shalloo

Šie greitintuvai sutelkia galingiausių pasaulyje lazerių energiją iki odos ląstelių dydžio, gamindami elektronus ir rentgeno spindulius su prietaisais, kurie yra daug mažesni nei įprasti greitintuvai.

Elektronai ir rentgeno spinduliai gali būti naudojami moksliniams tyrimams, pavyzdžiui, tiriant medžiagų atominę struktūrą. Pramonės reikmėms, tokioms kaip elektroninių prietaisų ir automobilių padangų vulkanizuotų padangų gamyba. Jis taip pat gali būti naudojamas medicinoje, pavyzdžiui, vėžio gydyme ir medicininiame vaizde.

Platesnis pasiekiamumas

Daugelis objektų, naudojančių šiuos naujus greitintuvus, yra įvairiuose planavimo ir statybos etapuose visame pasaulyje, įskaitant CLF „Extreme Photonics Applications Center“ (EPAC) JK, ir šis naujas atradimas padės. Tegul jie stengiasi ateityje. Rezultatai bus paskelbti šiandien (2020 m. Gruodžio 11 d.) Gamtos bendravimas.

Pirmasis autorius Robas Shalloo, dirbantis „Imperial“, o dabar – Akseleracijos centre. Noras„Mūsų sukurta technika bus įrankis norint kuo geriau išnaudoti naujus pažangius plazmos greitintuvus, kurie šiuo metu statomi JK ir visame pasaulyje.

„Plazmos greitintuvo technologija suteikia unikalų trumpalaikį elektronų ir rentgeno spindulių sprogimą, kuris buvo panaudotas daugelyje mokslinių tyrimų. Vystydamiesi tikimės gauti daugiau šių kompaktiškų greitintuvų, leisdami kitų disciplinų mokslininkams ir tiems, kurie nori juos naudoti savo programose, pasinaudoti šia technologija. Plazmos greitintuvo specialistas “

Pirmiausia

Komanda dirbo su lazeriniu budrumo greitintuvu. Tai sujungia galingiausius pasaulyje lazerius su plazmos šaltiniu. (Jonizuotos dujos), kad būtų sukurtas stiprus elektronų pluoštas ir rentgeno spinduliai. Tradiciniams greitintuvams elektronus pagreitinti reikia nuo šimtų metrų iki kilometrų. Tačiau „Wakefield“ akceleratoriai gali įveikti tą patį pagreitį per milimetrą, o tai žymiai sumažina įrenginio dydį ir kainą.

Sąveikos kambarys

Šioje nuotraukoje parodyta vakuuminės kameros išorė, apsupta dažytų švino plytų. Švinas skirtas radiacinei apsaugai, o metalinis rėmas leidžia išvynioti švino sienelę, kad būtų galima patekti į kambarį. Jie dažomi, nes švinas yra labai toksiškas, todėl dažymas apsaugo nuo kenksmingų švino dulkių susidarymo. Kreditas: Robas Shalloo.

Vis dėlto, kadangi „Wakefield“ greitintuvai veikia sunkiomis sąlygomis, susidariusiomis derinant lazerį su plazma, jį sunku valdyti ir optimizuoti, kad būtų pasiektas geriausias našumas. Veikfildo pagreičio metu į plazmą varomi itin trumpi lazerio impulsai, sukuriant bangas, naudojamas elektronams pagreitinti. Ir lazeriai, ir plazma turi daugybę parametrų, kuriuos galima pritaikyti sąveikai kontroliuoti, pavyzdžiui, lazerio impulso forma ir intensyvumas arba plazmos tankis ir ilgis.

Nors operatorius žmogus gali pritaikyti šiuos parametrus. Bet sunku žinoti, kaip optimizuoti tiek daug parametrų vienu metu. Tačiau komanda kreipėsi į dirbtinį intelektą, sukurdama mašininio mokymosi algoritmus, kad optimizuotų greitintuvus.

Algoritmai nustatė iki šešių parametrų lazeriui ir plazmos spinduoliui valdyti. Lazeris analizuoja duomenis ir nustato naujus parametrus, atlikdamas kelis kartojimus iš eilės, kol bus pasiekta optimali parametrų konfigūracija.

Elektronų pluošto spektras

Elektronai iš plazmos greitintuvo išmetami beveik šviesos greičiu, kol praeina pro magnetinį lauką, kuris dalija energiją. Tada jis šaudys į čia rodomą šviečiantį ekraną. Kreditas: Robas Shalloo.

Dr. Matthew Strathneris, pagrindinis tyrėjas, dirbantis Imperial, o dabar Belfasto karalienės universitete, sakė: „Mūsų darbo rezultatas buvo pirmieji autonominiai plazmos greitintuvai. Tai ne tik padeda mums efektyviau sureguliuoti droselį, bet ir supaprastina darbą bei leidžia mums įdėti daugiau pastangų tyrinėjant pagrindinę šių ekstremalių mašinų fiziką “.

Būsimi dizainai ir tolesni patobulinimai

Komanda pademonstravo savo techniką naudodama „Gemini“ lazerinę sistemą CLF ir pradėjo ją naudoti tolesniuose eksperimentuose, kad ištirtų medžiagų atominę struktūrą ekstremaliomis sąlygomis, taip pat tiriant antimateriją ir kvantinę fiziką.

Duomenys, surinkti optimizavimo proceso metu, taip pat suteikia naujų įžvalgų apie lazerio ir plazmos sąveikos greitintuve dinamiką, o tai ateityje gali padėti pagerinti greitintuvo veikimą.

Nuoroda: 2020 m. Gruodžio 11 d., Gamtos bendravimas.
DOI: 10.1038 / s41467-020-20245-6

Tyrimą vedė Londono imperatoriškojo koledžo mokslininkai, bendradarbiaudami su Mičigano universiteto Jorko plazmos instituto Mokslo ir technologijų įrenginių tarybos (STFC) bendradarbiavimo komanda, Oksfordo universitetas „Deutsches Elektronen-Synchrotron“ (DESY) finansuoja JK STFC, ES mokslinių tyrimų ir inovacijų programa „Horizontas 2020“, JAV Nacionalinis mokslo fondas ir JK Inžinerijos ir fizinių mokslų tyrimų taryba.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Tyrėjai kuria greitesnę tinklo analizę, kad pasiūlytų algoritmus, kurie padidintų paiešką internete

MIT tyrėjai sukūrė programinę įrangą, kad grafikos programinė įranga veiktų efektyviau įvairiuose skaičiavimo įrenginiuose, įskaitant procesorius ir GPU.Paskola „Istockphoto“ vaizdus redagavo „MIT News“ Diagramos,...

Naujų atradimų apie milijardus mikrobų pavertimą mūsų kūnu pavertimas įvairiomis ligomis

Įvairūs MIT tyrėjai naujus atradimus apie milijardus mikrobų paverčia žmogaus kūnu įvairiausių ligų gydymu. Įvairūs mokslininkai naujus atradimus apie milijardus mikrobų paverčia kūnu įvairiausių ligų...

MIT neurologai nustato hipokampo smegenų sąsają, koduojančią įvykių laiką

MIT neuromokslininkai nustatė, kad hipokampo CA2 regione esančios piramidinės ląstelės (žalios) yra atsakingos už kritinės informacijos saugojimą. Kreditas: „Tonegawa Lab“, redagavo „MIT News“ Išvados...

Vibruojančių molekulių naudojimas medžiagos bangų savybėms tirti

HD + molekuliniai jonai (geltonos ir raudonos taškų poros) jonų gaudyklėje (pilka) yra apšvitinti lazerio banga (raudona). Tai sukelia kvantinį šuolį pakeistų molekulių joninės...

Naujas dizainas pagerina naujos kartos perovskitų kraujo ląstelių efektyvumą

Autorius: Davidas L. Chandleris, Masačusetso technologijos institutas 2021 m. Vasario 27 d Šiame paveikslėlyje perovskito fotovoltai fone rodomi su atskirais perovskito kristalais, kurie rodomi kaip...

Newsletter

Subscribe to stay updated.