Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3048
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
  • 03.07 11:16
  • 55
С ракетами "Томагавк" могут бороться и улучшенные ЗСУ-23-4М4 "Шилка"
  • 03.07 01:42
  • 1
В США рассказали о новой роли Су-57
  • 03.07 01:32
  • 1
FT: Европа хочет использовать оборонный потенциал Турции на фоне разлада с США
  • 02.07 15:09
  • 16223
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 02.07 12:08
  • 4
Зачем России новое танковое училище в эпоху БПЛА
  • 02.07 05:07
  • 1
Появились данные о подготовке НАТО массированного прорыва российской ПВО
  • 01.07 19:23
  • 0
Комментарий к "«Политический вопрос»: почему Турция хочет продать российские С-400 Южной Корее?"
  • 01.07 07:32
  • 0
Комментарий к "Украина как краеугольный камень новой европейской стратегии (The National Interest, США)"
  • 01.07 05:08
  • 1
Новейший украинский ЗРК «Риф» разместили на шасси советского ЗРК «Стрела-10»
  • 01.07 02:50
  • 1
«Политический вопрос»: почему Турция хочет продать российские С-400 Южной Корее?
  • 01.07 02:31
  • 1
Украина как краеугольный камень новой европейской стратегии (The National Interest, США)
  • 01.07 00:22
  • 2
Комментарий к "В России предложен новый способ борьбы с авианосцами США"
  • 30.06 23:56
  • 1
Британия отказалась от новых эсминцев в пользу гибридных кораблей с БЛА
  • 30.06 23:21
  • 0
Комментарий к "НАТО под давлением, Европе предстоит крупнейшее перевооружение в истории (El Pais, Испания)"
  • 30.06 22:57
  • 1
В США оценили воздушный компонент ядерной триады России