Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3004
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
  • 27.04 17:39
  • 1
Сербия обещает никогда не вводить санкции «против братской России»
  • 27.04 16:52
  • 1
В России сорвали проект выпуска процессора на замену Intel, штраф составил почти 303 млн рублей
  • 27.04 16:41
  • 10
Путин сможет отправлять военных на защиту соотечественников от ареста за границей (The Times, Великобритания)
  • 27.04 16:13
  • 1
Продажи Су-35 бьют рекорды. Но и это не предел: новый покупатель уже найден (Military Watch Magazine, США)
  • 27.04 16:01
  • 1
«Финнам не понравится». В Москве пригрозили мерами на фоне планов Хельсинки разместить «ядерную дубину» у границ России
  • 27.04 15:43
  • 1
ВМС США сообщили о рекордных масштабах строительства подлодок
  • 27.04 15:40
  • 1
Ставка на контейнерную модель: ВМС США закупают первые фрегаты FF(X)
  • 27.04 15:17
  • 1
Закупки «американских Су-57» увеличат вдвое
  • 27.04 15:14
  • 2
Northrop Grumman показала детальный рендер своего новейшего истребителя 6-го поколения
  • 27.04 14:47
  • 32
Новая политика Китая: увеличение процента учёных в ЦК КПК для ускорения развития
  • 27.04 12:59
  • 5
В Казани впервые показали макет нового самолета Ту-454
  • 27.04 07:45
  • 117
МС-21 готовится к первому полету
  • 27.04 03:38
  • 15635
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 27.04 01:41
  • 1
После тостов за кредит на 90 миллиардов евро у лидеров ЕС наступило похмелье (Politico, США)
  • 26.04 09:35
  • 2
Линкор по цене авианосца: ВМС США запросили финансирование для класса Trump