Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3187
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
  • 11.11 02:07
  • 3
Дилемма Германии: зависимость от американского оружия или испорченные отношения? (Politico, США)
  • 11.11 01:26
  • 1
В клубе избранных: в России создали суверенный 130-нм степпер
  • 11.11 01:02
  • 203
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214
  • 10.11 23:18
  • 3
В России стремительно растут мощности ЦОД
  • 10.11 22:42
  • 4
Китай представил новое поколение собственных литографических машин⁠
  • 10.11 09:51
  • 1
На Украине объяснили точные удары «Искандерами» по мостам
  • 10.11 09:39
  • 1
На них держится небо: Су-35С обеспечил действия наших вертолетов
  • 10.11 09:27
  • 1
В России начнут разработку семейств танков нового поколения
  • 10.11 02:14
  • 1
США разрывают отношения с Украиной: конец трансатлантической иллюзии (Berliner Zeitung, Германия)
  • 10.11 01:42
  • 1
Рябков предостерег Запад от попыток блокады Калининградской области
  • 10.11 01:31
  • 1
Попытка контроля Каспия: США решили закрыть Иран «Железными воротами»
  • 09.11 18:31
  • 2
«Будем защищаться»: западным военным на Украине разрешат стрелять по ВС России
  • 09.11 16:22
  • 1
После окончания конфликта на Украине Польша готова восстановить отношения с РФ
  • 09.11 05:23
  • 1
Президент Узбекистана предложил открыть в стране контртеррористический офис ООН
  • 09.11 01:28
  • 1
Недруги Трампа за рубежом гадают: поражение республиканцев на промежуточных выборах ослабит его или, напротив, развяжет ему руки? (The Washington Post, США)