Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3075
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
  • 24.07 18:08
  • 2
На Западе оценили советскую ракету 5В55
  • 24.07 17:06
  • 16337
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 23.07 23:58
  • 0
Почти что ч. 3 - комментарий к "Пробить броню «Тигра»: как Красная армия научилась справляться с германским «зверинцем»"
  • 23.07 21:16
  • 0
Комментарий ко 2-ой части - "Танковые наступательные операции в эпоху дронов"
  • 23.07 20:21
  • 0
Комментарий к 1-ой части - "Нерадостное будущее бронированных монстров. Танкам пора на покой"
  • 23.07 12:09
  • 1
В зоне СВО появился модернизированный «Штурмовик»
  • 23.07 11:56
  • 1
ТОС из рукава: в войсках создан тяжелый огнеметный спецназ
  • 23.07 04:45
  • 0
Комментарий к "Математика и Бог: почему точные науки ведут к вере, а не от неё"
  • 22.07 20:42
  • 0
Комментарий к "Почему я не коммунист"
  • 22.07 18:54
  • 1
Создание «Рассвета» выходит на быстрый темп
  • 22.07 18:43
  • 0
Комментарий к "Модель капитализма у Карла Маркса"
  • 22.07 15:37
  • 1
Комментарий к "США создали дешевый Patriot"
  • 22.07 15:22
  • 2
Индонезия захотела построить космодром совместно с Россией
  • 22.07 06:07
  • 0
Комментарий к "Вот почему в танках СССР ставили автомат заряжания в корпус"
  • 22.07 03:34
  • 0
Комментарий к "Ту-4: советская копия B-29"