Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3022
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
  • 27.05 22:35
  • 0
Комментарий к "Россия поставила Алжиру самые дальнобойные истребители в мире: Су-34 расширяют боевые возможности страны (Military Watch Magazine, США)"
  • 27.05 22:19
  • 15910
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 27.05 20:16
  • 2
Картаполов назвал причину отсутствия ударов по мостам через Днепр
  • 27.05 19:08
  • 0
Комментарий к "Картаполов назвал причину отсутствия ударов по мостам через Днепр"
  • 27.05 18:30
  • 1117
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 27.05 11:52
  • 0
Вглядываясь в перспективу
  • 27.05 11:43
  • 1
Замена легендарным Ан-2 вышла на финишную прямую
  • 27.05 10:48
  • 1
Пентагон поспорил со SpaceX из-за цены на Starlink
  • 27.05 10:43
  • 4
Еще один модернизированный бомбардировщик Ту-160М
  • 27.05 10:32
  • 1
Для астронавтов придумали способ стирать одежду без воды
  • 27.05 10:08
  • 4
Всеми силами: как ВС России ответили на теракт в Старобельске
  • 27.05 06:52
  • 2
Су-35С уничтожают БПЛА на дальних подступах, рассказал летчик
  • 27.05 06:38
  • 2
ВМС Бангладеш приняли гидрографическое судно из состава британского флота
  • 27.05 04:35
  • 0
Комментарий к "Всеми силами: как ВС России ответили на теракт в Старобельске"
  • 27.05 02:08
  • 1
Российские ученые создали защиту зданий от ударов БПЛА весом до 250 кг