Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3057
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
  • 09.07 10:49
  • 16243
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 09.07 00:38
  • 1147
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 08.07 19:37
  • 0
Комментарий к "Почему этот самолёт не смогла сбить ни одна из 4000 выпущенных по нему ракет"
  • 08.07 18:44
  • 0
Комментарий к "Если Европа хочет спасти НАТО, то она все делает неправильно (The New York Times, США)"
  • 08.07 13:25
  • 1
Вице-премьер Мантуров оценил потребности промышленности в кадрах до 2032 года
  • 08.07 13:15
  • 1
Россия ускоряет выпуск SJ-100: на заводе запустили схему, которой раньше не было
  • 08.07 12:59
  • 1
В правительстве заявили о проблемах дальнейшего роста ОПК
  • 08.07 05:44
  • 2
На саммите НАТО Рютте призвал к «трансатлантической революции» в сфере ОПК
  • 08.07 02:52
  • 0
Комментарий к "И-16: что один истребитель говорит о логике советского авиапрома 1930-х"
  • 08.07 00:12
  • 0
Комментарий к "Открытие «южных ворот»" и "Развязать узел: как освобождение Константиновки меняет ситуацию на фронтах СВО"
  • 07.07 13:16
  • 4
«Горы старого железа»: глава MHI об идее массового выпуска БПЛА на автозаводах
  • 06.07 19:54
  • 0
Комментарий к "Порошенко: Украина должна снова удивить мир, как уже делала это после 2014 года"
  • 06.07 19:13
  • 0
Комментарий к "Балтийская угроза"
  • 06.07 19:10
  • 3
Комментарий к "Стоило ли СССР прощать врагов после Великой Отечественной войны?"
  • 06.07 18:40
  • 1
Порошенко: Украина должна снова удивить мир, как уже делала это после 2014 года