Войти

Создана новая технология ускорения частиц

2951
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
  • 23.12 21:38
Комментарий к "Бесславный конец: танки Т-84 ВСУ "сдохли", так и приняв участие в боях"
  • 23.12 20:45
  • 12424
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 23.12 15:24
  • 1
Главком Сухопутных войск провел расширенное заседание Военного совета
  • 23.12 02:01
  • 1
Комментарий к ""Новый фронт". Что начинается на северных границах России"
  • 23.12 01:39
  • 0
Комментарий к "Экс-консультант Трампа: тоннель между США и Россией построить реально"
  • 23.12 00:04
  • 2
В России разрабатывают энергонезависимую память на основе сегнетоэлектрического оксида гафния
  • 22.12 16:10
  • 1
Построен первый импортозамещённый самолёт Ту-214
  • 22.12 13:56
  • 2
Атомный рывок Пекина: Китай поставил рекорд мира по генерации электроэнергии
  • 22.12 03:29
  • 1
"Новый фронт". Что начинается на северных границах России
  • 22.12 00:20
  • 0
Комментарий к "Собран корпус первой подлодки типа "Вирджиния" в новейшей модификации"
  • 21.12 15:50
  • 2
Шойгу провел заседание научно-экспертного совета Совбеза
  • 21.12 13:37
  • 7
Трамп назвал "произведением искусства" бомбардировщики, наносившие удары по Ирану
  • 21.12 12:07
  • 5
Китай приступил к строительству четвертого авианосца
  • 21.12 08:35
  • 2765
Как насчёт юмористического раздела?
  • 21.12 07:47
  • 1
В Индонезии проведена презентация самолета Як-130