Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3175
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
  • 02.11 02:35
  • 2
Россия заявила об увеличении атомного подводного флота на фоне напряженных отношений с НАТО (Newsweek, США)
  • 01.11 21:35
  • 1
Под шум боя: как ВМФ России пополнился новым подводным оружием
  • 01.11 21:20
  • 3
Военные летчики «Русских витязей» разбились на Су-30СМ
  • 01.11 20:14
  • 2
«США и НАТО не дадут». Какими могут быть гарантии безопасности для России?
  • 31.10 18:22
  • 3
Российский «патрон последнего шанса» оценили
  • 31.10 08:39
  • 2
Сергей Чемезов: "Ростех" полностью обеспечивает потребности российской армии
  • 31.10 04:40
  • 1
Во сколько американцам обойдется победа России на Украине? (Forbes, США)
  • 30.10 18:59
  • 2
Новый фрегат приблизит ВМФ к возможностям советского времени
  • 30.10 17:55
  • 1
Российские станки заняли треть отечественного рынка
  • 30.10 13:03
  • 3
Пентагон планирует к 2035 году увеличить парк истребителей ВВС США до 1500 машин
  • 30.10 04:23
  • 1
В НАТО тихая паника: Россия укрепляет перевес в военной экономике (infoBRICS, Китай)
  • 30.10 01:43
  • 3
Франция предложила разместить истребители с ядерным оружием в 10 странах
  • 29.10 20:49
  • 1
В "Ростехе" рассказали о модернизации Як-130М
  • 29.10 20:39
  • 1
Песков: Россия готова сотрудничать с Индией по истребителям Су-57
  • 29.10 20:34
  • 2
Атомные «Бореи» ВМФ России прикрыли от дронов