Войти

Создана новая технология ускорения частиц

2896
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
  • 08.08 14:16
  • 36
Путин и отношения с Азербайджаном: фокус на Южном Кавказе (Al Mayadeen, Ливан)
  • 08.08 12:20
  • 9857
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 08.08 12:20
  • 2
Стало известно о групповых ударах Су-57 в зоне СВО
  • 08.08 02:36
  • 1
Камчатская игра: ВМФ развернул первый Центр управления беспилотниками
  • 08.08 02:17
  • 1
Раскрываем детали мирных предложений Дональда Трампа Владимиру Путину. Москва получит очень много (Onet.pl, Польша)
  • 07.08 22:01
  • 3
Космический стартап Reflect Orbital готов перенаправлять на Землю солнечную энергию с орбиты
  • 07.08 16:15
  • 1
Россия покажет Западу свое авиационное превосходство
  • 07.08 05:34
  • 0
Ответ на "На Западе сообщили о готовности России на «воздушное перемирие». Как оно повлияет на ход СВО?"
  • 07.08 02:40
  • 4
Стало известно о модифицированном «Цирконе» на Су-57
  • 07.08 02:33
  • 1
На Западе сообщили о готовности России на «воздушное перемирие». Как оно повлияет на ход СВО?
  • 07.08 01:39
  • 1
Испания ищет в Европе альтернативы американским F-35 "Лайтнинг-2"
  • 06.08 21:51
  • 0
Ответ на "Россия парировала новые ракетно-ядерные угрозы США"
  • 06.08 11:42
  • 1
Знакомьтесь, «Орешник»: что означает отказ России от моратория по ракетам
  • 06.08 04:50
  • 1
Ответ на "Анонсированы первые совместные учения авианосцев Британии, США и Японии"
  • 06.08 02:35
  • 2
Сергей Чемезов: «Ростех всегда являлся и будет являться опорой страны»