Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3020
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
  • 24.05 20:12
Комментарий к "Ту-22М3 быстрее вдвое - B-1B возит вдвое больше: одно крыло, разные машины"
  • 24.05 13:46
  • 6
Проект самолета ТВРС-44 "Ладога" приостановлен
  • 23.05 20:18
  • 341
Космонавтика Илона Маска
  • 23.05 14:48
  • 2
На гражданский самолет «Ладога» наденут погоны
  • 23.05 12:39
  • 15869
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 23.05 11:07
  • 6
Путин рассказал, чем пополнится состав ВМС и ВКС
  • 23.05 07:40
  • 120
МС-21 готовится к первому полету
  • 22.05 22:49
  • 2
Запасной план Европы: НАТО без Америки (The Economist, Великобритания)
  • 22.05 19:47
  • 0
Комментарий к "«Умрем же, сограждане, за Украину!» Почему ядерного ответа НАТО не будет"
  • 22.05 10:36
  • 1
«Умрем же, сограждане, за Украину!» Почему ядерного ответа НАТО не будет
  • 22.05 10:30
  • 1
Заряды на «Кинжалах» и «машина мечты». Путин и Лукашенко провели тренировку ядерных сил
  • 22.05 10:24
  • 2
НАТО уличили в противодействии российскому ядерному «Посейдону»
  • 22.05 10:16
  • 1
Минобороны показало полет МиГ-31 с "Кинжалом" со спецбоевой частью
  • 22.05 09:29
  • 1
SpaceX впервые опубликовала финансовую отчетность и оказалась глубоко убыточной
  • 22.05 05:18
  • 0
Комментарий к "США вернули еще один списанный бомбардировщик B-1B. Почему американские ВВС начал "воскрешать" устаревшую списанную технику"