ตัวเร่งความเร็วบนชิปที่สร้างขึ้นโดยอัลกอริธึมการออกแบบผกผัน

Jelena Vučkovićและเพื่อนร่วมงานของ Stanford University เป็นผู้สร้างสรรค์เครื่องเร่งอิเล็กตรอนที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์ซึ่งรวมอยู่ในชิป อุปกรณ์นี้ได้รับการพัฒนาโดยใช้อัลกอริธึมการออกแบบผกผันและประกอบด้วยท่อนำคลื่นซิลิกอนที่ซับซ้อนสูงซึ่งขับเคลื่อนด้วยพัลส์ใกล้อินฟราเรด ในไม่ช้า นักวิจัยหวังว่าเทคโนโลยีนี้สามารถใช้เพื่อเร่งอิเล็กตรอนให้มีพลังงานประมาณ 1 MeV

เครื่องเร่งความเร็วแบบธรรมดาใช้การแผ่รังสี

คลื่นความถี่วิทยุ (RF) เพื่อเพิ่มอนุภาคประจุให้มีความเร็วสัมพัทธภาพ แม้ว่าจะมีประโยชน์อย่างเหลือเชื่อทั้งในด้านวิทยาศาสตร์และการแพทย์ แต่ตัวเร่งความเร็วดังกล่าวมีขนาดใหญ่และมีราคาแพง ทำให้ห่างไกลจากมหาวิทยาลัย สถาบันวิจัย และโรงพยาบาลหลายแห่ง

เครื่องเร่งเลเซอร์ไดอิเล็กทริก (DLA) เป็นวิธีที่มีแนวโน้มในการสร้างเครื่องเร่งอิเล็กตรอนที่มีขนาดเล็กลงและราคาถูกลง พวกมันทำงานโดยการยิงพัลส์ของแสงที่มองเห็นหรือใกล้อินฟราเรดบนโครงสร้างนาโน เช่น เสาซิลิกอนหรือตะแกรง โครงสร้างนาโนอยู่ในช่องทางอพยพซึ่งลำแสงอิเล็กตรอนพลังงานต่ำจะถูกส่งไปเร่งด้วยแสง ด้วยการใช้รังสีที่ความยาวคลื่นที่สั้นกว่ามาก DLA อาจมีขนาดเล็กกว่าเครื่องเร่ง RF ทั่วไปประมาณ 10,000 เท่า

ความท้าทายในการออกแบบอย่างไรก็ตาม DLA ยังต้องการการตั้งค่าออปติคัลขนาดใหญ่ ซึ่งจำกัดความสามารถในการปรับขนาดและความทนทาน ทีมงานของ Vučković ได้แสดงให้เห็นว่าปัญหานี้สามารถเอาชนะได้โดยใช้โฟโตนิกเวฟไกด์ ซึ่งจะทำให้ DLA สามารถรวมเข้ากับวงจรโฟโตนิกขนาดกะทัดรัดได้ ความท้าทายสำหรับทีมคือการออกแบบท่อนำคลื่นที่ไม่ถูกทำลายโดยกระบวนการกระเจิงและการสะท้อน ซึ่งเป็นสิ่งที่พิสูจน์แล้วว่าซับซ้อนเกินกว่าที่มนุษย์จะออกแบบได้

ทีมงานได้แก้ไขปัญหานี้โดยการสร้างอัลกอริธึม 

“การออกแบบผกผัน” ซึ่งพวกเขาสามารถระบุจำนวนพลังงานแสงที่ต้องการส่งไปยังอิเล็กตรอนได้ จากข้อมูลที่ป้อนนี้ ซอฟต์แวร์จะคำนวณโครงสร้างซิลิกอนที่แม่นยำซึ่งจำเป็นในการส่งพัลส์โฟตอนไปยังลำอิเล็กตรอนที่เข้ามาในเวลาและมุมที่เหมาะสม Metamaterial ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของตัวเร่งความเร็ว Wakefield

ท่อนำคลื่นต้นแบบที่มีรูปร่างแปลกประหลาดที่แนะนำโดยอัลกอริทึมนี้ผลิตขึ้นบนชิปซิลิคอนบนฉนวนโดยใช้การพิมพ์หินด้วยลำแสงอิเล็กตรอน โครงสร้างนาโนเร่งความเร็วถูกสร้างขึ้นโดยใช้การออกแบบผกผัน เมื่อใช้งานอุปกรณ์ พัลส์ของแสงจะโต้ตอบกับพัลส์อิเล็กตรอน ซึ่งเพิ่มพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนขึ้น 1.21 keV ในระยะทางเพียง 30 ไมครอน

ในฐานะที่เป็นวงจรโฟโตนิกแบบครบวงจร DLA ของนักวิจัยมีความแข็งแกร่งและสามารถปรับขนาดได้สูง Vučkovićและเพื่อนร่วมงานหวังว่าคุณลักษณะเหล่านี้จะช่วยให้พวกเขาใช้คันเร่งได้ประมาณ 1,000 ขั้นเพื่อเข้าถึงพลังงาน 1 MeV – ประมาณ 94% ของความเร็วแสง – ภายในสิ้นปี 2020

การใช้เทคโนโลยีอย่างหนึ่งที่ทีมงานกำลังทำอยู่คือการส่งอิเล็กตรอนจากเครื่องเร่งอนุภาคผ่านสายสวนที่อพยพเข้าสู่ร่างกาย สิ่งนี้จะช่วยให้รังสีส่งตรงไปยังเนื้องอกในขณะที่ลดความเสียหายจากรังสีไปยังส่วนต่าง ๆ ของร่างกายที่แข็งแรง

การควบรวมกิจการทำให้เกิดการระเบิด “กิโลโนวา” 

ขนาดมหึมา และนักดาราศาสตร์ได้สังเกตสัญญาณจากสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่หลากหลายตั้งแต่คลื่นวิทยุไปจนถึงรังสีแกมมา นี่เป็นการสังเกตการณ์ ” ดาราศาสตร์หลายผู้รับ ” ครั้งแรกที่เกี่ยวข้องกับคลื่นความโน้มถ่วง และได้ให้ความกระจ่างในประเด็นสำคัญในฟิสิกส์ดาราศาสตร์แล้ว รวมถึงองค์ประกอบหนักที่สร้างขึ้นในจักรวาล

ไม่มีการแสดงแสงสีแม้ว่า GW 190425 ไม่ได้มาพร้อมกับการแสดงแสงสีอันตระการตา แต่ก็มีคุณลักษณะที่น่าสนใจ – วัตถุที่สร้างขึ้นในการควบรวมกิจการนั้นมีมวลประมาณ 3.4 ดวงอาทิตย์ นี่เป็นมวลดวงอาทิตย์มากกว่า 2.9 เท่า ซึ่งเป็นมวลรวมสูงสุดของดาวนิวตรอนในระบบดาวคู่ที่รู้จักในทางช้างเผือก

“จากการสังเกตการณ์แบบปกติด้วยแสง เราทราบระบบดาวคู่นิวตรอน 17 ระบบในดาราจักรของเราแล้ว และเราได้ประมาณมวลของดาวเหล่านี้แล้ว” เบน ฟาร์สมาชิก ทีม LIGO อธิบาย “สิ่งที่น่าแปลกใจก็คือมวลรวมของเลขฐานสองนี้สูงกว่าที่คาดไว้มาก” Farr ผู้ซึ่งอยู่ที่มหาวิทยาลัยโอเรกอนกล่าวเสริม

มวลที่สูงนี้นำไปสู่การคาดเดาในช่วงต้นว่า GW 190425 อาจเป็นผลมาจากการรวมตัวของดาวนิวตรอนและหลุมดำ – ทำให้เป็นเหตุการณ์ดังกล่าวครั้งแรกที่สังเกตได้ อย่างไรก็ตาม นั่นเป็นการลดราคาโดยทีม LIGO–Virgo Surabhi Sachdevจาก Penn State University อธิบายว่า “สิ่งที่เรารู้จากข้อมูลคือมวล และมวลแต่ละส่วนมีแนวโน้มว่าจะสอดคล้องกับดาวนิวตรอนมากที่สุด” เธอยังกล่าวอีกว่ามวลของระบบที่สูงผิดปกติ “อาจมีนัยที่น่าสนใจว่าคู่ [ดาวนิวตรอน] ก่อตัวขึ้นอย่างไร” อันที่จริง ทีมงาน LIGO–Virgo แนะนำว่าจำเป็นต้องพัฒนารูปแบบใหม่ของการสร้างคู่เพื่อที่จะอธิบายการสังเกต

Alexei Pozanenko จาก Russian Academy of Sciences และเพื่อนร่วมงานที่เป็น อิสระจากทีม LIGO–Virgo ชี้ให้เห็นว่าเครื่องสเปกโตรมิเตอร์รังสีแกมมาบนดาวเทียม INTEGRAL สังเกตการปะทุของรังสีแกมมาอ่อนสองครั้ง 0.5 วินาที และ 5.9 วินาที หลังจากคลื่นความโน้มถ่วงจาก GW 190425 นั้น ตรวจพบโดย LIGO INTEGRAL ยังสังเกตเห็นการระเบิดของรังสีแกมมาไม่นานหลังจากการควบรวมดาวนิวตรอนในปี 2560 เช่นเดียวกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศแฟร์มีรังสีแกมมา

Credit : eltinterocolectivo.com europeancrafts.net eyeblinkentertainment.com fitflopclearancesale.net fullmoviewatchonline.net girlsonthewallmovie.com gp32europe.com halowarscentral.com hatterkepekingyen.info hopendream.net