Войти

Создана новая технология ускорения частиц

2926
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
  • 25.10 15:35
  • 11045
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 25.10 14:18
  • 113
Обзор программы создания Ил-114-300
  • 25.10 08:56
  • 155
Без пилота охота: вертолеты будут охранять небо России от дронов
  • 24.10 22:44
  • 1
Заряды с неба: как зенитчики защищают тылы от «Фурий» и «Шарков»
  • 24.10 21:48
  • 3
Объявлен старт испытаний самолета «Ладога»
  • 24.10 15:34
  • 0
Во имя региональной безопасности, доверия и добрососедских отношений
  • 24.10 12:52
  • 47
С ракетами "Томагавк" могут бороться и улучшенные ЗСУ-23-4М4 "Шилка"
  • 24.10 09:32
  • 1
Трамп пообещал ускорить передачу Австралии атомных подлодок в рамках AUKUS
  • 24.10 04:29
  • 1
В России собрали второй учебно-боевой Як-130М
  • 24.10 03:56
  • 0
Комментарий к "Требуется Соломоново решение"
  • 24.10 03:00
  • 0
Комментарий к "«Запад-2025» все еще будоражит Запад"
  • 24.10 02:42
  • 0
Комментарий к "С ракетами "Томагавк" могут бороться и улучшенные ЗСУ-23-4М4 "Шилка""
  • 23.10 21:36
  • 0
Комментарий к "Арцах: без права на возвращение"
  • 23.10 19:44
  • 1
Минобороны показало работу «пушистого» Т-72
  • 23.10 19:17
  • 0
Комментарий к "Медведчук назвал главные препятствия к миру на Украине"