Một nhóm nghiên cứu từ các cơ quan công và tư nhân, bao gồm Cơ sở Vật lý Hạt Thomas Jefferson của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và công ty General Atomics, đã tạo ra một nguyên mẫu máy gia tốc hạt nhỏ gọn có thể mang lại những ảnh hưởng lớn đối với việc thương mại hóa công nghệ này.
Đột Phá Trong Thiết Kế: Nguyên mẫu này tập trung vào việc gia tốc hạt bằng sóng siêu dẫn radiofrequency (SRF), một hệ thống tương tự như được tìm thấy tại Cơ sở Gia Tốc Chùm Electron Liên tục của Jefferson Lab. Điểm đột phá đầu tiên là thiết kế buồng gia tốc, bắt đầu với niobi, sau đó thêm một lớp hợp kim niobi-kẽm. Điều này cho phép buồng hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, giảm bớt nhu cầu làm lạnh cực đoan.
Cải Tiến Truyền Nhiệt: Các nhà khoa học sau đó phủ bên ngoài buồng với một lớp đồng dày 2 mm, tiếp theo là một lớp dày hơn 5 mm. Thiết kế này giúp buồng dễ dàng truyền nhiệt ra ngoài thông qua quá trình dẫn nhiệt. Gianluigi “Gigi” Ciovati, một nhà khoa học tại Jefferson Lab, giải thích rằng họ đã tạo ra một “chiếc chăn nhiệt đồng” bên ngoài buồng bằng cách kết hợp phun lạnh và mạ điện. Điều này cung cấp một con đường dẫn nhiệt cao để nhiệt từ bề mặt trong di chuyển ra bề mặt ngoài và sau đó đến máy làm lạnh cryo.
Hoạt Động Ở Nhiệt Độ Cao Hơn: Nhờ vào thiết kế dựa trên dẫn nhiệt, hệ thống có thể hoạt động ở 4 Kelvin (-452 °F), gấp đôi nhiệt độ cần thiết trong các hệ thống lớn hơn.
Khả Năng Thương Mại: Nhóm nghiên cứu cho biết điều này chứng minh rằng nguyên mẫu máy gia tốc nhỏ gọn mới của họ có thể sản xuất electron với mức tăng 1 triệu electron-volt (MeV), cho phép nó có khả năng thương mại. Hệ thống như vậy có thể giúp sản xuất đồng vị cho y học hạt nhân hoặc giúp làm sạch môi trường.
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Physical Review Accelerators and Beams và mở ra một kỷ nguyên mới cho các ứng dụng thương mại của máy gia tốc hạt.