CERN's AWAKE-experiment bevordert plasma wakefield-versnelling voor hoge-energiefysica

Het AWAKE-experiment van CERN is een pionier op het gebied van plasma wakefield-versnelling, waarbij een protonenbundel wordt gebruikt om wakefields te genereren voor de versnelling van elektronen. Deze innovatieve methode biedt een revolutionair alternatief voor conventionele versnellingstechnologieën, die worden beperkt door het risico op doorslag bij hogere gradiënten. AWAKE gebruikt een protonenbundel van de Super Proton Synchrotron (SPS) om wakefields in een plasmabron aan te drijven, waardoor een elektronenbundel wordt versneld. De initiële fase van het experiment toonde de haalbaarheid van deze aanpak aan, waarbij een elektronenversnelling tot 2 GeV over 10 meter werd bereikt. De huidige fase, AWAKE Run 2, heeft tot doel energieën tussen 4 en 10 GeV te bereiken met behoud van de bundelkwaliteit. Toekomstige doelen omvatten het opschalen van de plasmabron om een versnelling van meer dan 10 GeV te bereiken en het voorstellen van experimenten met deeltjesfysica met behulp van hoogenergetische elektronenbundels. Potentiële toepassingen zijn onder meer het onderzoeken van donkere fotonen, het verkennen van sterke veld kwantumelektrodynamica en het ontwikkelen van een Higgs-fabriek. De technologie kan ook ten goede komen aan experimenten met vaste targets en vrije-elektronenlasers.