Az eddig bejegyzéseket visszanézve észrevettem, hogy a tervezett kísérleti programunkkal (illetve az ELI-NP-vel) kapcsolatban egy lényeges dologról még nem volt szó. Mégpedig arról, hogy miért is olyan előnyös számunkra a HIγS laboratórium vagy éppen az ELI-NP laboratórium gamma nyalábját használni, miért várunk annyira azt, hogy az ELI-NP végre felépüljön....
Az elmúlt évtizedekben is rendelkezésre álltak már nagy intenzitású foton nyalábok szerte a világban, melyek energiája a magfizika számára fontos tartományba esik (keV-MeV). Ezeket a foton-indukált magreakciók vizsgálatára is alkalmas nyalábokat úgy állították elő, hogy egy hagyományos részecskegyorsító segítségével elektronokat gyorsítottak fel közel fénysebességre, majd ezt egy aranyfóliára eresztették, ahol az elektronok lelassulása közben nagyenergiás fotonok keletkeznek. Ezeket a fotonokat lehet aztán használni magfizikai kísérletek végzésére. Az így előállított foton-nyalábot fékezési sugárzásnak hívjuk, utalva a fotonok keletkezésének módjára. A fékezési sugárzás maximális energiája pont az elektronnyaláb energiája.
A fékezési sugárzással egy probléma van: az energiaspektruma folytonos (lásd lenti ábra). Ezért ha valaki arra kíváncsi, hogy egy foton-indukált reakció hatáskeresztmetszete egy adott fotonenergián (E0) mekkora, annak bonyolult eljárást kell végezni az említett hatáskeresztmetszet meghatározásához: az elektrongyorsítót be kell állítani E0+dE energiára, megmérni a reakcióhozamot, majd E0-dE energiára, itt is megmérni a hozamot, és a két "hozamspektrumot" kivonni egymásból. (Ha így járunk el a fékezi sugárzás energiaspektrumai esetében is, akkor látható, hogy a kettő különbségeként előállt energiaspektrum már E0 körül csúcsosodik, a kisenergiás fotonok jó részt "kiesnek".) Ez kísérleti és az adatanalízis oldaláról azonban elég bonyolult feladat, komoly bizonytalanságot eredményezve a végeredményben, így a levont következtetésekben is. Ráadásul, ahogy azt a legalsó ábrán is látni lehet, az így előállt effektív nyalábnak a kisenergiás tartományban nem elhanyagolható "farka" van.... Korábban azonban csak ezzel a módszerrel lehetett például fotohasadási hatáskeresztmetszeteket is vizsgálni.
 |
| Fékezési sugárzás energiaspektruma (fent) illetve két különböző energiájú sugrázás különbségének spektruma (lent) |
Lehet javítani a helyzeten azzal, ha a lelassult elektronok energiáját valamilyen módon megmérjük. Ezzel ki lehet következtetni (az energiamegmaradás miatt) a fotonok energiáját abban az esetben, ha csak egy foton keletkezik lassulás közben. Ez az aranyfólia vastagságának alkalmas megválasztásával biztosítható. Tehát nincs szükség bonyolult, nagy bizonytalanságot eredményező eljárásokra. Azonban van egy komoly technika korlát, ami miatt nagy nyaláb intenzitásokat ezzel a módszerrel nem lehet elérni. A foton-indukált magreakciók kis hatáskeresztmetszete miatt ez általában elég komoly hátrányt jelent...
A fenti két probléma nincs jelen a Compton-visszaszórt γ nyalábok esetében. Ha egy hagyományos (optikai) lézert egy felgyorsított elektronnyalábra vetítünk, akkor az ún. inverz Compton-szóródás miatt a fotonok visszaszóródnak, miközben energiájuk jelentősen megnövekedik. Az energianövekedés a szórás szögétől függ, legnagyobb 180 fokos szóródásnál, a pontos energiát ki lehet választani a nyaláb egy adott szög körüli árnyékolásával (kollimálás). Az előállt nyaláb monoenergetikus, Gauss függvénnyel leírható energiaprofillal. A határkeresztmetszetek direkt módon mérhetők! Ráadásul elvi korlát nincs a nyalábintenzitásra vonatkozóan, ez csak a lézer teljesítményétől és az elektronnyaláb fluxusától függ. Nekünk pont erre van szükségünk. :)
