Войти

Создана новая технология ускорения частиц

2883
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
  • 11.07 13:45
  • 13
Российскую лазерную систему ПВО применят против украинского «Лютого»
  • 11.07 08:59
  • 0
Бойтесь данайцев, дары приносящих
  • 11.07 04:31
  • 9599
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 11.07 02:40
  • 6
ISW: Россия массово закупит мотоциклы для наступательных операций
  • 10.07 17:49
  • 36
МС-21 готовится к первому полету
  • 10.07 17:48
  • 103
Обзор программы создания Ил-114-300
  • 10.07 17:42
  • 57
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 10.07 17:15
  • 0
Миграционный конфликт: предвестник провокации
  • 10.07 15:26
  • 1
БДК «Сергей Кабанов» и другие корабли проекта 11711 могут получить средства защиты от беспилотников
  • 10.07 14:53
  • 1
«Первый в мире маловысотный беспилотник»: Турция показала испытания дрона-камикадзе Talay для ударов по морским и береговым целям
  • 09.07 16:12
  • 0
Россия против Украины: дипломатия исчерпана
  • 09.07 16:01
  • 0
«Железный защитник» или прощальный марш
  • 09.07 09:51
  • 2
Российский тяжелый беспилотник упал на дом в Казани. Пятитонный дрон «Альтиус» разрабатывают уже 14 лет
  • 09.07 09:49
  • 2
Зеленоградский завод вложил 118 млрд в 130-нм производство чипов
  • 08.07 18:12
  • 12
Путин и отношения с Азербайджаном: фокус на Южном Кавказе (Al Mayadeen, Ливан)