Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3103
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
  • 26.08 20:21
  • 3
Охраняющие Москву зенитные ракетно-пушечные комплексы получили новые ракеты
  • 26.08 19:12
  • 3
Российские ЗРК С-400 достигли беспрецедентного поражения целей благодаря новому методу наведения на загоризонтной дальности (Military Watch Magazine, США)
  • 26.08 09:44
  • 2
Командующий ВВС заявил о почти полном обновлении парка авиации России
  • 26.08 07:10
  • 2
Швеция радикально изменит методы шпионажа в России
  • 26.08 05:28
  • 0
О современном воздушном бое.
  • 26.08 03:55
  • 1
Путин анонсировал атомный мегапроект: Россия построит АЭС на 30 ГВт
  • 26.08 03:40
  • 1
Эксперт сообщил о применении ПО от Palantir для планирования операций ВСУ
  • 26.08 03:40
  • 1
ОДКБ не взаимодействует с Арменией в военной сфере, заявили в МИД
  • 26.08 03:32
  • 1
Финляндия заказала дронов на €14 млрд
  • 26.08 03:29
  • 2
«Уралдронзавод» представил способный уничтожить здание беспилотник «Упырь-К»
  • 26.08 03:23
  • 1
Временное управление на критически важных объектах инфраструктуры не предполагает национализацию
  • 25.08 13:26
  • 4
Гаражный креатив
  • 25.08 09:01
  • 16393
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 25.08 02:01
  • 1
Зачем самолет США c новейшей системой РЭБ дебютировал над Балтикой
  • 25.08 01:56
  • 1
Новейшие ракеты KN-30 из КНДР могут нести боеголовки массой до 2,5 и 4,5 тонны