CERNs AWAKE-Experiment treibt Plasma-Wakefield-Beschleunigung für Hochenergiephysik voran

Das AWAKE-Experiment am CERN leistet Pionierarbeit bei der Plasma-Wakefield-Beschleunigung, indem es einen Protonenstrahl verwendet, um Wakefields für die Beschleunigung von Elektronen zu erzeugen. Diese innovative Methode bietet eine revolutionäre Alternative zu herkömmlichen Beschleunigungstechnologien, die durch Durchschlagsrisiken bei höheren Gradienten begrenzt sind. AWAKE verwendet einen Protonenstrahl aus dem Super Proton Synchrotron (SPS), um Wakefields in einer Plasmaquelle anzutreiben und so einen Elektronenstrahl zu beschleunigen. Die anfängliche Phase des Experiments demonstrierte die Machbarkeit dieses Ansatzes und erreichte eine Elektronenbeschleunigung auf 2 GeV über 10 Meter. Die aktuelle Phase, AWAKE Run 2, zielt darauf ab, Energien zwischen 4 und 10 GeV zu erreichen und gleichzeitig die Strahlqualität aufrechtzuerhalten. Zukünftige Ziele umfassen die Skalierung der Plasmaquelle, um eine Beschleunigung von über 10 GeV zu erreichen, und die Vorschlag von Teilchenphysikexperimenten mit hochenergetischen Elektronenstrahlen. Mögliche Anwendungen umfassen die Untersuchung dunkler Photonen, die Erforschung der Quantenelektrodynamik starker Felder und die Entwicklung einer Higgs-Fabrik. Die Technologie könnte auch Festkörper-Experimenten und Freie-Elektronen-Lasern zugute kommen.