Создана новая технология ускорения частиц

Исследователи из Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли (США) разработали новую технологию ускорения электронов в плазменном ускорителе при помощи лазера. В этом методе используются два лазерных импульса: один нагревает плазму и создает в ней канал, другой импульс ускоряет электроны в созданном канале.

Создана новая технология ускорения частиц

При помощи такого подхода ученым удалось разогнать электроны до энергии 7,8 ГэВ в плазменном канале длиной около 20 см. К примеру, обычным ускорителям, работающим по принципу взаимодействия заряженных частиц с магнитным и электрическим полями, потребовалось бы для этого сотни метров.

В разработке новой технологии принимали участие физики из Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, которые произвели численное моделирование лазерно-плазменных взаимодействий.

В настоящее время хорошо развита и активно используется технология разгона заряженных частиц электромагнитным полем. Данные устройства являются незаменимыми инструментами во многих областях. Ускорители используются в исследованиях взаимодействий частиц и их свойств, стерилизации медицинского оборудования, лучевой терапии, радиоуглеродном анализе, радиационной дефектоскопии. Но ускорители больших энергий занимают большое пространство и требуют больших финансовых вложений. Например, известный многим Большой адронный коллайдер имеет кольцо длиной почти 27 км, а его ежегодный бюджет составляет 1,2 млрд долларов США плюс расходы на эксперименты.

Лазерно-плазменное ускорение построено на другом принципе. Первым лазерным импульсом в 20-ти сантиметровой сапфировой трубке, в которой протекает процесс ускорения, производится нагрев плазмы и создается плазменный канал диаметром в десятки микрометров. Затем через канал пропускается второй лазерный импульс, создающий на своем пути плазменные волны, по которым «катаются» электроны. Лазер, проходя сквозь плазму, отодвигает только легкие электроны, а тяжелые ионы остаются неподвижными. Из-за такого разделения частиц образуются волны плотности заряда с большой напряжённостью электрического поля. Плазменные волны, идущие за лазерным импульсом в соответствующей фазе, разгоняют частицы значительно быстрее, чем электромагнитные ускорители. И чем мощнее импульс, тем интенсивнее ускорение. Этот метод, по аналогии с кильватерным следом, образующимся позади движущегося корабля, получил название кильватерного ускорения.

И хотя еще необходимо решить много проблем, данный метод является большим шагом в создании более дешевых и компактных лазерных плазменных ускорителей и позволяет реализовать их в создании новых технологий, например, настольных рентгеновских лазеров и компактных мощных источников света.

Материалы по теме:

Спецпрокурор Роберт Мюллер объявил об отставке
Он заявил о закрытии своего офиса и возвращении к частной жизниОписаниеСпециальный прокурор США Роберт Мюллер© AP Photo/Carolyn Kaster Спецпрокурор Роберт Мюллер, расследовавший предположения о приписываемом Вашингтоном Москве вмешательстве в президентские выборы в США в 2016 году, объявил в среду, что закрывает свой ...
СМИ КНДР опубликовали фотографии учений с запуском новых тактических управляемых ракет
Ситуация на Корейском полуостровеВ частности, на одном из снимков показана стрельба реактивных систем залпового огня большого калибраФото {{sliderIndex+1}} из 5Развернуть Ведущие СМИ КНДР опубликовали в воскресенье фотографии с места учений с применением новых дальнобойных ракетных орудий и тактического управляемого оружия, по которым ...
Еще 12 участников смертельной массовой драки задержаны в Чемодановке
Фото: соцсети ...
Китай выразил очередной протест США из-за спорных островов
Китайский МИД выразил протест американской стороне в связи с очередной провокацией, прошедшей в районе спорных островов архипелага Сиша (Парасельские острова) в Южно-Китайском море. Официальный представитель внешнеполитического ведомства КНР Лу Кан на брифинге заявил, что американский эсминец без разрешения вошел в воды островов ...

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Яндекс.Метрика