Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3082
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
  • 30.07 20:31
  • 0
КомментариИ к "Вечные темы для споров: победное шествие советской власти"
  • 30.07 20:29
  • 1
Комментарий к "Почему современная философия бесполезна? Как возродить её практическую силу"
  • 30.07 18:06
  • 2
Комментарий к "Страсти по «Арене-М»: изобрела ли Россия панацею для защиты танков от FPV-дронов?"
  • 30.07 16:19
  • 1
Принцип работы глушителя ВС России спутников Starlink объяснили
  • 30.07 15:58
  • 1
Объявлено о воссоздании Высшего училища подводников
  • 30.07 15:42
  • 2
На Украине отмечают рост у ВС РФ количества средств для противодействия Starlink
  • 30.07 15:31
  • 16346
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 30.07 15:20
  • 8
Дуров: Чиновнику, «сломавшему интернет» в РФ, американцы должны вручить медаль
  • 30.07 06:08
  • 0
Комментарий к "Как церковное мракобесие тормозило развитие Российской науки в XVII XIX веках"
  • 30.07 05:34
  • 0
Комментарий к "Чем русская гвардия отличалась от советской"
  • 30.07 02:25
  • 1
Робот-паук QuadBoat сможет бегать по воде и спасать тонущих людей
  • 29.07 18:45
  • 0
Комментарий к "Главная причина поражений в июне 1941 года"
  • 29.07 17:42
  • 0
Комментарий к "Индия испытала замену С-400"
  • 29.07 15:59
  • 2
Моисеев: для ВМФ построят новейший фрегат водоизмещением более 9 тыс. тонн
  • 29.07 15:51
  • 4
«Снесем все к чертовой матери!» Стоит ли России ударить по производителям БПЛА в Европе?