Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3088
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
  • 05.08 17:38
  • 0
Внутриполитическая конъюнктура растоптала «европейские ценности»
  • 05.08 15:36
  • 16358
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 05.08 06:28
  • 0
Комментарий к "Карл Маркс: философия, революции и геополитика — почему его идеи актуальны до сих пор"
  • 05.08 05:06
  • 0
Комментарий к "ПО СУЩЕСТВУ"
  • 05.08 02:36
  • 1
Ответ на вопрос "А стоит ли цитировать маршала Жукова"
  • 05.08 01:47
  • 0
Комментарий к "Рукопись о Баскервилях: деталь, после которой дело Холмса становится другим"
  • 05.08 01:04
  • 0
Комментарий к "Правда ли, что Россия проиграла Первую мировую из-за отсталости? Вся правда о главной военной лжи века"
  • 04.08 22:58
  • 0
Комментарий к "Медленное угасание "коалиции желающих" (The Telegraph UK, Великобритания)"
  • 04.08 20:17
  • 0
Комментарий к "Закладка, определившая эпоху: день рождения двух морских легенд" и "Испытание океаном: история головного эсминца проекта 956, который дал имя серии"
  • 04.08 07:03
  • 1
Китайские ученые сделали ночное видение полноцветным
  • 04.08 04:51
  • 1
Медленное угасание "коалиции желающих" (The Telegraph UK, Великобритания)
  • 04.08 01:30
  • 1
Комментарий к "Голодомор. Ложь и факты"
  • 04.08 01:09
  • 1
Комментарий к "Нравственный вакуум: Может ли атеизм обосновать добро? Христианство как опора человечности"
  • 04.08 00:17
  • 0
Комментарий к "Города-предатели, встречавшие немцев как освободителей"
  • 03.08 23:00
  • 1
Крепко сбитые: как работают мобильные огневые группы на «Тиграх»