Войти

Создана новая технология ускорения частиц

2889
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
  • 19.07 05:46
  • 8627
Минобороны: Все авиаудары в Сирии пришлись по позициям боевиков
  • 19.07 02:39
  • 9672
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 18.07 23:13
  • 0
Ответ на "TNI: Отказ ВВС США от штурмовиков A-10 — это ужасная ошибка"
  • 18.07 21:30
  • 0
Ответ на "США теперь открыто стремятся окружить Россию через так называемый Зангезурский коридор (infoBRICS, Китай)"
  • 18.07 20:42
  • 482
Израиль усиливает меры безопасности в связи с опасениями ударов со стороны Ирана
  • 18.07 20:28
  • 0
Ответ на "НАТО пригрозило стереть с лица земли Калининградскую область"
  • 18.07 19:59
  • 0
Ответ на " На Западе ответили на вопрос «Могут ли бомбардировщики B-2 ударить по России?»"
  • 18.07 16:45
  • 0
Амбициозная Польша
  • 18.07 14:13
  • 0
Борьба за космос
  • 18.07 13:33
  • 23
ChatGPT-4 и нейросети (ИИ) спешат на помощь ГШ ВС РФ и Российской армии
  • 18.07 11:29
  • 1
Одни из последних украинских ЗРК С-300 уничтожены ударом "Искандера" (Military Watch Magazine, США)
  • 18.07 11:22
  • 13
"Вампиры" против "Гераней" на Украине
  • 18.07 10:56
  • 1
Запрос Киева к США на «сухопутные» Tomahawk связан с его планами по альтернативе новому контрнаступлению ВСУ
  • 18.07 05:24
  • 1
Северная Корея разработала для пушек и гаубиц снаряды, бьющие на 40 км
  • 18.07 05:09
  • 1
«Ростех» рассказал о малозаметных ракетах «Панциря»