En naturaleza, las reacciones nucleares que forman las estrellas suelen ir acompañadas de cantidades astronómicamente elevadas de energía, a veces durante miles de millones de años. Esto presenta un desafío para los astrofísicos nucleares que intentan estudiar estas reacciones en un entorno de laboratorio de baja energía. Las posibilidades de recrear una chispa de este tipo sin bombardear objetivos con rayos de alta intensidad son increíblemente bajas. Sin embargo, después de las recientes renovaciones de su acelerador, un laboratorio informó un desempeño récord.

Después de seis años de actualizaciones a la fuente de iones de resonancia de ciclotrón de electrones (ECRIS) en el Laboratorio de Astrofísica Nuclear Experimental, miembro del Laboratorio Nuclear de Triangle Universities, investigadores de la Universidad de Carolina del Norte informan mejores resultados. En Revisión de instrumentos científicos , el grupo se centró en la columna de aceleración del sistema y el sistema de microondas, haciéndolo más seguro y produciendo una mejor estabilidad de la fuente de alto voltaje y una relación señal / fondo.

"Lo que mucha gente no se da cuenta es que realmente no existe nada en el mercado para esto que podamos comprar, "dijo Andrew Cooper, un autor del artículo y uno de los diseñadores principales detrás del proyecto. "En lugar de pagar millones de dólares [por actualizaciones], lo abordamos como un desafío ".

A medida que el ECRIS anterior fue llevado a sus límites, el sobrecalentamiento hizo que el pegamento entre las juntas del sistema se derritiera, instigando un problema de vacío. Los protones ionizarían el gas residual y liberarían electrones que emiten radiación bremsstrahlung dañina durante los experimentos.

Los investigadores comenzaron a diseñar las actualizaciones en 2012 con la ayuda de otros grupos, como la Universidad de Duke y Neutron Therapeutics. Los autores obtuvieron por primera vez datos del sistema mejorado en 2015 y desde entonces han realizado actualizaciones adicionales.

Las actualizaciones incluyeron la incorporación de un diseño de compresión y juntas tóricas para garantizar un vacío adecuado. Canales de resistencia paralelos de refrigerados, El agua desionizada enfría el sistema y le permite producir un gradiente de voltaje. Mientras tanto, Las secciones alternas de campo magnético transversal colocadas internamente a lo largo de la columna capturan electrones errantes y eliminan la radiación bremsstrahlung.

Un sistema de microondas pulsado de mayor potencia y un sistema de extracción de haz ajustable axialmente permiten el pulso del haz sincronizado con los dispositivos de recolección. Esto ha permitido al grupo aumentar la intensidad del haz de protones a un récord de 3,5 miliamperios sin dañar los objetivos. Es más, este nuevo sistema ha disminuido la cantidad de interferencia ambiental de fondo de fuentes como la radiación espacial.

"Nuestro acelerador es bastante único en muchos sentidos, "Dijo Cooper." Hemos mostrado una forma inteligente de eliminar el fondo sin construir un sistema subterráneo ".

A continuación, Cooper y sus colegas buscan explorar más a fondo las características del sistema, incluyendo cómo los parámetros de ajuste afectan la emisión y la intensidad del haz, con el objetivo de lograr una intensidad de haz objetivo de 10 miliamperios.