Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3016
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
  • 21.05 17:04
Стенания Зеленского
  • 21.05 16:49
  • 0
«Народная дипломатия» и вполне официальные лица
  • 21.05 13:49
  • 15850
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 21.05 02:52
  • 1
Киев применит для перехвата «Гераней» над Днепром БЭКи с дронами
  • 20.05 18:57
  • 1
Зачем понадобился двухместный вариант Су-57?
  • 20.05 16:41
  • 1
ГУР МО Украины: Россия делает ставку на реактивные «Герани»
  • 20.05 06:01
  • 0
Комментарий к "Европейская дилемма: как обеспечить безопасность баллистических ракет большой дальности, которые Трамп отказывается поставлять (The Telegraph UK, Великобритания)"
  • 20.05 01:44
  • 1
Ровер компании Astrolab поищет на Луне гелий-3. И оценит уровень своей запыленности
  • 20.05 01:31
  • 1
Европейская дилемма: как обеспечить безопасность баллистических ракет большой дальности, которые Трамп отказывается поставлять (The Telegraph UK, Великобритания)
  • 20.05 00:52
  • 2
Су-57 заметили с комплексом 101КС-Н
  • 20.05 00:18
  • 0
Комментарий к "Польский военный «эксперт» высказался о «доктрине Герасимова»"
  • 19.05 23:39
  • 0
Комментарий к "Польша превращается в танковый хаб Европы"
  • 19.05 20:37
  • 0
Комментарий к "«Золотые линкоры» США умрут до рождения"
  • 19.05 11:54
  • 1
Кладов: выход на рынок разрабатываемого РФ и КНР перспективного тяжелого вертолета станет сенсацией
  • 19.05 11:28
  • 1
Ростех показывает в Китае высокотехнологичные разработки