Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3122
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
  • 17.09 01:59
  • 1
Оборона Европы рушится
  • 16.09 21:22
  • 0
Комментарий к "Путин пригрозил Европе войной, если на Украину будут введены миротворческие войска (The Washington Post, США)"
  • 16.09 20:18
  • 0
Комментарий к "Новое оружие России уже изменило ход СВО. На Западе признали его эффективность и назвали полной неожиданностью для ВСУ"
  • 16.09 19:02
  • 0
Комментарий к "Украинский след"
  • 16.09 18:20
  • 1
Россия может создать многоразовый лунный аппарат нового типа к 2040 году
  • 16.09 17:49
  • 2
Начальник бронетанкового управления МО РБ: современному танку альтернативы в ближайшей перспективе не будет
  • 16.09 11:03
  • 0
Украинский след
  • 16.09 05:00
  • 0
Комментарий к "От Москвы до Киева: Трамп ведет к миру или новой эскалации? (Al Jazeera, Катар)"
  • 16.09 01:52
  • 1
Новое оружие России уже изменило ход СВО. На Западе признали его эффективность и назвали полной неожиданностью для ВСУ
  • 16.09 01:27
  • 1
От Москвы до Киева: Трамп ведет к миру или новой эскалации? (Al Jazeera, Катар)
  • 15.09 20:08
  • 0
Комментарий к "Начальник бронетанкового управления МО РБ: современному танку альтернативы в ближайшей перспективе не будет"
  • 15.09 18:26
  • 4
Стремительная модернизация российского атомного подводного флота насторожила НАТО (Military Watch Magazine, США)
  • 15.09 15:43
  • 1
«Боец» с характером: разработан бронированный багги для военных снабженцев и медиков
  • 15.09 14:10
  • 0
Комментарий к "Почему танки не устарели из-за дронов и продолжат применяться в будущем?"
  • 15.09 13:13
  • 1
"Ростех": пришло время готовить прединженеров