Войти

Создана новая технология ускорения частиц

2991
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
  • 29.03 01:28
  • 15235
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 29.03 01:05
  • 0
Комментарий к "Глава Военного комитета НАТО: "стена дронов" на восточном фланге Европы находится в стадии тестирования"
  • 28.03 22:20
  • 1
Если Прибалтике не ответить, дело дойдёт и до «беспилотной» блокады Калининграда
  • 28.03 18:27
  • 832
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 28.03 07:47
  • 12
Легкий военно-транспортный самолет Ил-112В
  • 27.03 21:20
  • 2
Комментарий к "Самолеты вертикального взлета: тупик или будущее авиации"
  • 27.03 16:49
  • 2
Дмитриев: Британии скоро не будет хватать топлива для перехвата чего-либо
  • 27.03 16:43
  • 2
Российский проект по замене чипов Texas Instruments просрочен на 3,5 года, освоено ли производство — неизвестно
  • 27.03 14:30
  • 1
Италия бесплатно передаст Индонезии списанный авианосец "Джузеппе Гарибальди"
  • 27.03 13:44
  • 5
Военный рассказал о раскрытой уязвимости военного флота США
  • 27.03 06:15
  • 0
Комментарий к "В ЕС назвали причину снижения эффективности ЗРК Patriot на Украине"
  • 27.03 01:50
  • 0
Комментарий к "Непроходной «Бал»: береговые комплексы научили атаковать корабли «волчьей стаей»"
  • 27.03 00:11
  • 0
Комментарий к "«Туз в рукаве» НАТО — ключевая инфраструктуры на востоке"
  • 26.03 17:47
  • 0
«Туз в рукаве» НАТО — ключевая инфраструктуры на востоке
  • 26.03 11:40
  • 1
В США рассказали о секретных полетах на советских «МиГах» над «Зоной 51»