Войти

Создана новая технология ускорения частиц

2976
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
  • 28.02 09:45
  • 14721
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 28.02 09:43
  • 33
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 28.02 07:02
  • 0
Комментарий к "Запад растранжирил годы, которые нам пожертвовала Украина (The Times, Великобритания)"
  • 27.02 11:45
  • 1
Забудьте о Гренландии: на этом арктическом острове НАТО Россия уже обосновалась (The Wall Street Journal, США)
  • 27.02 09:07
  • 102
МС-21 готовится к первому полету
  • 27.02 07:24
  • 1
В США оценили крупнейшие танковые силы в мире
  • 27.02 06:59
  • 0
Комментарий к "США обозначили угрозу с воздуха в будущем"
  • 27.02 02:15
  • 1
США обозначили угрозу с воздуха в будущем
  • 27.02 00:19
  • 0
Комментарий к "Российский Су-57 обвинили в изменении баланса сил в «подбрюшье НАТО»"
  • 26.02 23:35
  • 1
Комментарий к "Четыре года СВО: уроки и выводы"
  • 26.02 23:02
  • 0
Комментарий к "На Западе нашли у России первый в мире межконтинентальный истребитель-бомбардировщик" и "Первый в мире истребитель межконтинентальной дальности на службе России (Military Watch Magazine, США)"
  • 26.02 21:37
  • 0
Комментарий к "В США Т-95 сочли «лучшим российским танком, которого никогда не было»"
  • 26.02 20:49
  • 2
Совершил первый полет третий опытный образец лёгкого самолёта ЛМС-901 "Байкал" с двигателем ВК-800СМ
  • 26.02 19:44
  • 1
«Ничего невозможного нет». Удастся ли России взять под контроль Одессу?
  • 26.02 15:53
  • 1
В этом году в России планируют запустить 28-нанометровый литограф