Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3169
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
  • 26.10 23:03
Комментарий к "Как можно было легко и просто избавиться от дефицита товаров в СССР? Почему Политбюро так и не решилось на этот шаг"
  • 26.10 19:24
  • 0
Комментарий к "Подготовка к интервенции. Что затеяла НАТО у российских границ"
  • 26.10 18:32
  • 1
Сувалкский коридор: немцы репетируют «Drang nach Osten»
  • 26.10 18:06
  • 1
Подготовка к интервенции. Что затеяла НАТО у российских границ
  • 26.10 15:18
  • 0
Снова захотелось переговоров, но не всем одинаково
  • 26.10 12:39
  • 1
В США заявили об устаревании стратегической авиации
  • 26.10 12:15
  • 1
«Калашников»: уникальный комплекс ПВО «Зверобой» с высокоскоростными «Кракенами»-перехватчиками впервые публично представляется на Всероссийском оружейном форуме в Москве
  • 26.10 11:23
  • 2
Застряли в начале 2000-х: микросхемы в России выпускают по технологии 90 нм, переход на 14 нм откладывается, запуск нового завода перенесли на конец 2027 года⁠
  • 26.10 08:19
  • 3
WSJ: работу системы Starlink на Украине ограничил Илон Маск
  • 26.10 07:53
  • 0
Комментарий к "Насколько уникальны были самолёты «Илья Муромец»"
  • 26.10 05:06
  • 0
Комментарий к "«Мы дали Украине много, они не дали нам ничего»: что стоит за словами Трампа"
  • 26.10 04:24
  • 0
Комментарий к "«Никаких добровольцев и казаков»: какой должна быть российская система ПВО?"
  • 26.10 01:38
  • 0
Комментарий к "Пентагон планирует к 2035 году увеличить парк истребителей ВВС США до 1500 машин"
  • 26.10 01:35
  • 1
На российских фрегатах увеличат ракетное вооружение
  • 26.10 00:38
  • 1
«Никаких добровольцев и казаков»: какой должна быть российская система ПВО?