Войти

Создана новая технология ускорения частиц

2992
0
+2

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.

Источник изображения: https://newscenter.lbl.gov

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.

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Страны
Проекты
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 30.03 14:29
  • 15282
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 30.03 11:00
  • 847
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 30.03 10:38
  • 4
Появились доказательства уничтожения Ираном самолёта E-3 Sentry AWACS ВВС США
  • 30.03 03:23
  • 1
Сценарии развития конфликта с Ираном: Трамп ищет выход (Süddeutsche Zeitung, Германия)
  • 30.03 02:55
  • 1
Путин назвал СВО праведным боем за мирную жизнь будущих поколений
  • 30.03 02:45
  • 3
Трамп и ближайший союзник Путина: к чему внезапное сближение (Newsweek, США)
  • 29.03 19:24
  • 1
В США разработали беспилотный пикап с установкой РЭБ для борьбы с дронами
  • 29.03 17:29
  • 13
Легкий военно-транспортный самолет Ил-112В
  • 29.03 15:54
  • 3
Российский проект по замене чипов Texas Instruments просрочен на 3,5 года, освоено ли производство — неизвестно
  • 29.03 15:42
  • 1
На Украине создали скоростной дрон-перехватчик
  • 29.03 08:43
  • 110
"Для прорыва островных цепей". Китай дал мощный ответ Пентагону
  • 29.03 04:44
  • 0
Комментарии к "Применение F-22 для ударов по Ирану с базы в Израиле вызвало дискуссию в США" и к "Американские «Бородавочники» назвали главным кошмаром ВМС Ирана"
  • 29.03 02:04
  • 2
Италия бесплатно передаст Индонезии списанный авианосец "Джузеппе Гарибальди"
  • 29.03 01:05
  • 0
Комментарий к "Глава Военного комитета НАТО: "стена дронов" на восточном фланге Европы находится в стадии тестирования"
  • 28.03 22:20
  • 1
Если Прибалтике не ответить, дело дойдёт и до «беспилотной» блокады Калининграда