Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3190
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
  • 14.11 03:36
  • 1
Трамп заявил о встрече с высокопоставленным российским представителем и анонсировал мирное соглашение по Украине (The New York Times, США)
  • 13.11 18:29
  • 3
7 тонн на 1400 км: Ил-114-300 превратят в летающий грузовик для труднодоступных регионов
  • 13.11 15:42
  • 1
«Нельзя так разговаривать с Украиной». Как Зеленский идет по пути Мадуро
  • 13.11 13:50
  • 2
Британия собрала десять флотов НАТО против России в Арктике
  • 13.11 13:18
  • 1
ПВО Украины столкнулась с проблемами из-за сбоев в работе Starlink
  • 13.11 04:27
  • 5
В России стремительно растут мощности ЦОД
  • 13.11 04:16
  • 9
Китай представил новое поколение собственных литографических машин⁠
  • 13.11 00:39
  • 3
"Дело вовсе не в дронах": Алексей Кривопалов объяснил, почему фронт на СВО застыл
  • 12.11 09:20
  • 143
МС-21 готовится к первому полету
  • 12.11 00:16
  • 1
Мелони призвала “разобщенный” Евросоюз выступить по Украине единым фронтом (Politico, США)
  • 11.11 17:38
  • 1
Николаю Патрушеву продемонстрировали новую платформу "Плот-47" для защиты портов от беспилотников
  • 11.11 17:28
  • 1
«Станут основой флота»: начался выпуск истребителей Eurofighter для Турции
  • 11.11 17:22
  • 1
Боевые F-15EX начали полеты с конформными баками
  • 11.11 13:39
  • 1
Путин призвал наращивать потенциал ОДКБ
  • 11.11 12:33
  • 1
Нижегородский авиазавод «Сокол» принимает круглый стол по малой авиации