Un acelerador láser de varios milímetros de largo. Noticias gratuitas de la biblioteca técnica

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Acelerador láser de unos pocos milímetros de largo

12.10.2013

Un grupo de investigadores de varios centros de investigación de Estados Unidos ha desarrollado y creado en laboratorio un prototipo de acelerador láser con una eficiencia récord. El dispositivo, que tiene un tamaño de solo unos pocos milímetros, ha demostrado la capacidad de impartir energía de hasta 250 megaelectronvoltios por metro a las partículas, lo que en principio es inalcanzable con los aceleradores tradicionales.

Para acelerar los electrones, los físicos utilizaron el campo electromagnético de un rayo láser perpendicular al vector de aceleración. En condiciones normales, una partícula atrapada en ondas electromagnéticas primero se acelerará en una dirección y luego disminuirá la velocidad y comenzará a moverse en la dirección opuesta. Para evitar esto, los físicos crearon un canal transparente de sección transversal variable: debido a la interacción del campo electromagnético con la materia, la amplitud de las ondas cambió según el ancho del canal, y en secciones estrechas el campo resultó ser ser más fuerte que en los anchos.

Al ajustar la longitud de las secciones anchas y estrechas, así como la velocidad inicial de los electrones, los científicos se aseguraron de que el electrón volara a través de las secciones estrechas del canal exactamente cuando las ondas de luz aceleraban las partículas en la dirección correcta. En el momento en que la onda alcanzó la fase opuesta y comenzó a desacelerar las partículas, el electrón tuvo tiempo de llegar a un fragmento ancho con una amplitud de campo más pequeña y, por lo tanto, desaceleró menos de lo que aceleró.

En los aceleradores convencionales, las ondas electromagnéticas en el rango de microondas se utilizan normalmente para acelerar partículas cargadas y, en principio, no pueden proporcionar una ganancia de energía de más de unas pocas decenas de megaelectronvoltios por metro. La tecnología láser proporciona un orden de magnitud de mayor eficiencia que, según físicos de los Laboratorios Nacionales de Aceleradores de Stanford, puede conducir a una revolución no solo en la ciencia, sino también en la tecnología. Uno de los desarrolladores, Joel England, compara la transición de los aceleradores convencionales con la transición láser de los tubos de radio a los transistores. Según él, tal comparación se justifica, en particular, porque los investigadores utilizaron las mismas tecnologías que se utilizan en la producción de microcircuitos para fabricar canales de aceleración en un chip transparente.

Se pueden utilizar aceleradores compactos con energías de electrones de decenas o cientos de megaelectronvoltios para generar rayos X de alta energía y en forma de un haz coherente altamente enfocado. Dicha radiación ahora se usa activamente en la ciencia de los materiales, la biología (para determinar la estructura cristalina de las proteínas, así como para iluminar fósiles fosilizados), sin embargo, los láseres de rayos X para estas tareas a menudo ocupan complejos subterráneos completos con túneles de varios kilómetros de largo y cuestan cientos de millones de dólares. Los haces de menor potencia y menor energía de partículas se utilizan en medicina para irradiar neoplasias malignas.

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Mini aire acondicionado Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

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Energía del espacio para Starship 08.05.2024

Producir energía solar en el espacio es cada vez más factible con la llegada de nuevas tecnologías y el desarrollo de programas espaciales. El director de la startup Virtus Solis compartió su visión de utilizar la nave espacial SpaceX para crear plantas de energía orbitales capaces de alimentar la Tierra. La startup Virtus Solis ha presentado un ambicioso proyecto para crear plantas de energía orbitales utilizando la nave Starship de SpaceX. Esta idea podría cambiar significativamente el campo de la producción de energía solar, haciéndola más accesible y barata. El núcleo del plan de la startup es reducir el coste de lanzar satélites al espacio utilizando Starship. Se espera que este avance tecnológico haga que la producción de energía solar en el espacio sea más competitiva con respecto a las fuentes de energía tradicionales. Virtual Solís planea construir grandes paneles fotovoltaicos en órbita, utilizando Starship para entregar el equipo necesario. Sin embargo, uno de los principales desafíos ... >>

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Contenido de alcohol de la cerveza caliente. 07.05.2024

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Un gen animal podría ayudar a las plantas a limpiar el aire 30.12.2018

Las plantas de interior hacen que el aire sea más fresco y limpio. Sin embargo, no son capaces de eliminar todas las sustancias nocivas. Por ejemplo, el cloroformo: se forma en cantidades muy pequeñas en el agua del grifo clorada y vuela por el aire cuando hervimos agua o simplemente nos duchamos. O benceno, que está contenido en gasolina: el benceno "aire" se puede encontrar en el garaje o, por ejemplo, en el armario donde se almacena la cortadora de césped. Tanto el cloroformo como el benceno se consideran cancerígenos, por lo que sería mejor que no estuvieran en el aire.

Investigadores de la Universidad de Washington han modificado Epipremnum aureus (una de las plantas de interior comunes) para que pueda absorber cloroformo y benceno, reciclándolos para su propio beneficio. Epipremnum no florece en latitudes templadas, por lo que no hay peligro de que su versión modificada genéticamente se propague a través de semillas. Un gen que codifica la proteína citocromo P450 2E1, o simplemente 2E1, se introdujo en el genoma de la planta. Los citocromos catalizan las reacciones redox, por lo que juegan un papel importante en la obtención de energía para la célula, así como donde sea necesario para destruir y neutralizar diversas sustancias innecesarias y peligrosas.

El citocromo 2E1 se encuentra en todos los mamíferos. Puede convertir benceno en fenol y cloroformo en CO2 e iones de cloruro inofensivos. Sin embargo, tenemos 2E1 trabajando en el hígado (donde, dicho sea de paso, ayuda a procesar el alcohol) y no puede ayudarnos a lidiar con los contaminantes del aire que ingresan a los pulmones.

Para trasplantar a una planta, los investigadores crearon un gen sintético basado en la variante 2E1 que se encuentra en los conejos. Epipremnum solo podría beneficiarse del gen animal: las plantas necesitan CO2 e iones de cloruro para el metabolismo normal, y con la ayuda del fenol pueden producir componentes moleculares para la pared celular.
El epipremnum modificado, en el que se sintetizó citocromo 2E1 en cada célula, se colocó en un recipiente de vidrio, donde había una mezcla de cloroformo o benceno en el aire. Un artículo en Environmental Science & Technology dice que después de tres días, la concentración de cloroformo se había reducido en un 82% y después de seis días no había nada de cloroformo. Epipremnum también absorbió benceno, pero más lentamente: después de ocho días, la concentración de benceno disminuyó en un 75%. Al mismo tiempo, una planta ordinaria sin modificar no absorbió ni el cloroformo ni el benceno; la concentración de ambos se mantuvo constante incluso después de 11 días.

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