Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3153
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
  • 14.10 23:11
  • 0
Комментарий к "«Не большевики погубили Россию»: историк Спицын раскрыл, почему Российская империя была обречена задолго до 1917 года"
  • 14.10 19:14
  • 1
Комментарий к "Дискуссия после речи генерала Гринкевича на Варшавском форуме по безопасности (The Guardian, Великобритания)"
  • 14.10 15:35
  • 1
Ту-214 сократят экипаж
  • 14.10 09:38
  • 1
Дискуссия после речи генерала Гринкевича на Варшавском форуме по безопасности (The Guardian, Великобритания)
  • 14.10 07:46
  • 0
Комментарий к "О революции большевиков, танках и любви к Родине"
  • 14.10 01:18
  • 0
Комментарий к "Первый блок транспортного дока "Амур" вывели из цеха"
  • 14.10 00:21
  • 0
Комментарий к "Три признака отступления Америки (The Hill, США)"
  • 13.10 23:49
  • 0
Комментарий к "Танк Т-14 "Армата" сравнили с Ferrari - чем он лучше суперкара"
  • 13.10 22:52
  • 0
Комментарий к "В НАТО заявили, что намеренно скрывают суть последствий применения 5-й статьи"
  • 13.10 21:42
  • 1
Трамп помогает Путину в экономическом противостоянии c Украиной (The New York Times, США)
  • 13.10 17:28
  • 2
Самый мощный в мире пулемет КПВТ для борьбы с дронами получил "Кречет"
  • 13.10 13:44
  • 1
Компактность и точность: За что бойцы хвалят снайперскую винтовку СВДС
  • 13.10 13:20
  • 3
Комментарий к "Объект 292: Т-80 с огромной 152-мм пушкой. Зачем СССР поставил на танк орудие почти от самоходки"
  • 13.10 13:04
  • 1
Эксперт: Минобороны создает военный искусственный интеллект
  • 13.10 00:56
  • 1
Индия предложила план перемирия между Украиной и Россией из трёх пунктов