Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3011
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
  • 11.05 19:21
  • 2
В Китае за коррупцию приговорили к смертной казни двух экс-министров обороны
  • 11.05 11:56
  • 0
Кулуары переговоров
  • 11.05 11:47
  • 0
Европа без США
  • 11.05 07:03
  • 15752
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 11.05 02:32
  • 1
Уязвимость кораблей ВМС США в Ормузском проливе связали с проблемой радиогоризонта
  • 11.05 02:21
  • 1
Экс-глава НАТО Расмуссен предупредил о "распаде" альянса и призвал к созданию нового европейского оборонного блока (Politico, США)
  • 11.05 01:56
  • 6
Не линия фронта, а зона смерти. Что можно сделать со всемогущими FPV-дронами?
  • 10.05 05:15
  • 336
Космонавтика Илона Маска
  • 10.05 01:25
  • 0
Комментарий к "Серьезная ошибка текущего перевооружения Европы"
  • 10.05 00:00
  • 0
Комментарий к "Российский ракетный комплекс “Бук-М3” обеспечивает эффективную защиту от американских РСЗО HIMARS (Military Watch Magazine, США)"
  • 09.05 21:48
  • 0
Комментарий к "Если ядерное оружие позволено Ким Чен Ыну — то почему не Ирану? (The Hill, США)"
  • 09.05 16:59
  • 119
МС-21 готовится к первому полету
  • 09.05 10:17
  • 544
Международные расчеты, минуя доллар, по странам
  • 09.05 06:07
  • 4
В аэропорту Дубая замечена китайская боевая лазерная система «Гуанцзянь-21А»
  • 08.05 19:13
  • 3
На подходе украинская баллистика: промедление здесь смерти подобно