Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3053
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
  • 06.07 11:17
  • 16238
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 06.07 10:50
  • 130
МС-21 готовится к первому полету
  • 06.07 06:23
  • 0
Комментарий к "Как диамат поглотил Маркса"
  • 06.07 05:14
  • 1
«Дорогой Дональд»: Путин поздравил Трампа с 250-летием независимости США
  • 05.07 23:13
  • 0
О советском "военном" ревизионизме, и современном состоянии исторической науки "для масс".
  • 05.07 06:37
  • 1
Комментарий к "В антисоветском кино коммунисты стали нацистами, а советские солдаты и не героями вовсе"
  • 04.07 23:35
  • 0
Комментарий к "Почему весной 1943 г. Сталин вдруг перестал ошибаться и Красная армия начала всегда побеждать? Что послужило тому причиной"
  • 04.07 22:53
  • 2
Появились данные о подготовке НАТО массированного прорыва российской ПВО
  • 04.07 22:48
  • 1
Система для борьбы с украинскими беспилотниками уже создана, но нужно время
  • 04.07 22:38
  • 1
Комментарий к "«Политический вопрос»: почему Турция хочет продать российские С-400 Южной Корее?"
  • 04.07 22:31
  • 1
Максимальная комбинация: как масштабный удар ВС РФ парализует оборонную инфраструктуру Украины
  • 04.07 22:28
  • 1
The War Zone: Су-57 вооружили для охоты на дроны
  • 04.07 06:43
  • 0
К темам "«Ответ на 40-дневную операцию Зеленского». Россия нанесла самый сильный удар по Киеву" и "В Кремле рассказали о практически ежедневных встречах Путина и Герасимова"
  • 04.07 05:59
  • 0
Комментарий к "Стоило ли СССР прощать врагов после Великой Отечественной войны?"
  • 04.07 04:42
  • 0
Комментарий к "Министр обороны Германии заявил о переломной фазе украинского конфликта"