Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3108
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
  • 02.09 04:32
  • 0
Комментарий к "Холодный прием в Москве: Путин показал главе ЦРУ его реальное место (Baijiahao, Китай)"
  • 02.09 03:40
  • 0
Комментарий к "Американские авианосцы отправятся в прошлое"
  • 02.09 03:28
  • 1
Холодный прием в Москве: Путин показал главе ЦРУ его реальное место (Baijiahao, Китай)
  • 02.09 01:59
  • 0
Комментарий к "Титов предупредил о риске «режима берсерка» в экономике"
  • 02.09 01:46
  • 1
Американские авианосцы отправятся в прошлое
  • 02.09 01:27
  • 3
Крупнейший чиповый холдинг России получил почти 3 млрд рублей убытка за полгода
  • 02.09 01:13
  • 5
«Что-то или кого-то привез». Почему глава ЦРУ прилетел в Россию на транспортном самолете?
  • 02.09 00:23
  • 1
Маск готов разрешить Киеву использовать беспилотники со Starlink для ударов по РФ
  • 01.09 19:38
  • 1
Друлак опровергает домыслы о визите главы ЦРУ в Москву. Все иначе (Parlamentní listy, Чехия)
  • 01.09 17:45
  • 3
Глава ЦРУ в ходе визита в Москву предостерег Россию от нападений на союзников по НАТО и помощи Ирану (Politico, США)
  • 01.09 17:38
  • 200
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214
  • 01.09 17:34
  • 3
В России началось производство радара, который способен отслеживать до 100 целей одновременно
  • 01.09 09:29
  • 0
Расширяя горизонты
  • 01.09 09:28
  • 7
Глава «Калашникова» назвал лучшее средство для уничтожения БПЛА в небе России
  • 01.09 07:55
  • 137
МС-21 готовится к первому полету