Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3098
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
  • 21.08 02:17
Комментарий к "Смена нынешней идеологической повестки: от либерализма к монархизму и плачу о "потерянной России""
  • 21.08 01:17
  • 1
Зеленский пожаловался на «подорожание войны»
  • 20.08 21:28
  • 16384
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 20.08 20:33
  • 0
Комментарий к "Почему САУ PzH 2000 в два раза мощнее Т-90М в современных конфликтах"
  • 20.08 05:09
  • 0
Комментарий к " "Нет значимых результатов" или почему боевое применение русских танков не правильно оценивают американские СМИ?"
  • 20.08 03:06
  • 2
Ответ на пост участника с ником "Иван Иванович" - кратко ответить в ветке не получается. :)
  • 19.08 20:37
  • 344
Космонавтика Илона Маска
  • 19.08 20:31
  • 2
Путин дразнит НАТО военным кораблем с гиперзвуковыми ракетами на борту (The Telegraph UK, Великобритания)
  • 19.08 14:28
  • 2
Первый штатный носитель 6 мегатонных Посейдонов на испытаниях
  • 19.08 12:40
  • 1
«Полевая артиллерия будущего»: САУ AS9 Huntsman поступила в австралийскую армию
  • 19.08 10:49
  • 2
В России приступили к сборке первых самолетов Як-130М
  • 19.08 10:42
  • 1
Россия: Британия поплатится за переданные Украине беспилотники (The Telegraph UK, Великобритания)
  • 19.08 08:05
  • 1
Экономисты посчитали, насколько сильно SpaceX перевернула земную космонавтику
  • 19.08 07:06
  • 3
Гаражный креатив
  • 19.08 03:55
  • 0
Комментарий к "Путин дразнит НАТО военным кораблем с гиперзвуковыми ракетами на борту (The Telegraph UK, Великобритания)"