Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3046
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
  • 30.06 08:36
  • 16212
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 30.06 06:29
  • 0
Комментарий к "Украина предложила воевать только в четырех регионах. Почему Россия на это не пойдет?"
  • 29.06 22:17
  • 1
В Госдуме предложили приравнять к госизмене коррупцию в военной сфере
  • 29.06 19:33
  • 0
Комментарий к "Для войны с Россией. На создании какого оружия сосредоточилась Европа"
  • 29.06 18:35
  • 2
Комментарий к "Россия задействовала свои самые тяжелые и быстрые истребители-перехватчики для стратегических задач в Арктике. Насколько эффективен МиГ-31БМ? (Military Watch Magazine, США)"
  • 29.06 13:57
  • 1
Новейшие БПЛА «Герань Сикер» легко обходят ПВО ВСУ и поражают защищённые цели
  • 29.06 13:42
  • 1
Российские авиационные двигатели ПД-8 запущены в серийное производство
  • 29.06 13:28
  • 1
Для войны с Россией. На создании какого оружия сосредоточилась Европа
  • 29.06 09:06
  • 1
Российский атомный крейсер типа "Киров" и американский эскадренный миноносец Zumwalt: какой из кораблей лучше? (Military Watch Magazine, США)
  • 29.06 05:21
  • 0
Комментарий к "Немецкая армия готовится к тому, что еще недавно было немыслимо: к войне с Россией (19FortyFive, США)"
  • 29.06 03:53
  • 0
Комментарий к "Зеленский пообещал за 40 дней вывести Россию из конфликта. Что это значит?"
  • 29.06 01:45
  • 1
Спущен на воду головной чилийский многоцелевой десантный корабль-док Magallanes
  • 28.06 22:22
  • 0
Комментарий к "Российский «Адмирал Нахимов» превзошел американский «Зумвальт»"
  • 28.06 21:46
  • 1
Один небезинтересный исторический документ - письмо главы русской фашистской партии в Харбине Сталину (конец августа 1945 г.)
  • 28.06 20:13
  • 2
Охотникам на украинские беспилотники требуется прикрытие