Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3161
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
  • 20.10 23:08
  • 0
Комментарий к "Почему современная наука возникла в Европе"
  • 20.10 21:00
  • 0
Комментарий к "Ильин, Молотов и Родари: своим всё, врагам — закон"
  • 20.10 07:31
  • 0
Комментарий к ""Учение Маркса всесильно, потому что оно верно". В.И. Ленин. Посмотрим?"
  • 19.10 19:55
  • 142
МС-21 готовится к первому полету
  • 19.10 08:36
  • 1
Япония раскрыла тайну миссии на спутник Марса
  • 19.10 06:48
  • 0
Россия как "лягушка в теплой воде"?
  • 19.10 05:04
  • 3
ВСУ «ослепли» из-за хамства Зеленского
  • 19.10 02:47
  • 1
На тему "Насколько вся советская история Великой Отечественной построена на вымыслах"
  • 18.10 13:27
  • 1
ВВС Украины планируют приобрести 250 истребителей! Вот только настоящая проблема начнется после их покупки (Traffic News, Япония)
  • 17.10 12:20
  • 7
Ту-214 сократят экипаж
  • 17.10 03:50
  • 0
Комментарий к "Второе рождение Т-62"
  • 17.10 02:21
  • 0
Комментарий к "Самое страшное не в том, что появился царь, а в том, что народ покорно согласился стать крепостным"
  • 17.10 00:21
  • 0
Комментарий к ""Все вокруг потенциальные предатели". Методы выявления врагов Сталина и зачем они использовались на практике"
  • 16.10 23:14
  • 0
Комментарий к "Ту-4: советская «копия» американского бомбардировщика, изменившая баланс сил"
  • 16.10 19:57
  • 0
Комментарий к "Эти мифы о необитаемых башнях пора забыть"