Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3072
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
  • 21.07 15:54
  • 16314
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 21.07 13:27
  • 4
Комментарий к "Жуткий схематизм в теории прибавочной стоимости Маркса и ее научная несостоятельность."
  • 21.07 12:49
  • 1
Привет Одессе: Россия приступила к полной изоляции Украины от Черного моря
  • 21.07 05:46
  • 8
Пентагон впервые за 20 лет скрыл отчет о недостатках истребителей F-35
  • 21.07 03:48
  • 1
Российские порты прикрыли «Корветом»
  • 21.07 03:43
  • 1
США создали дешевый Patriot
  • 21.07 03:35
  • 1
Станут ли европейцы воевать, если до этого дойдет? (The Economist, Великобритания)
  • 20.07 18:15
  • 0
Комментарий к "Какой танк лучше: Challenger 2 или Т-72. Сравнительный обзор (Часть 3)"
  • 20.07 15:47
  • 1
Беспилотный проект
  • 20.07 12:23
  • 198
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214
  • 20.07 06:19
  • 0
Комментарий к "Какой танк лучше: M1 Abrams или Т-90. Сравнительный обзор"
  • 20.07 05:26
  • 0
По поводу ОЧЕНЬ интересной темы - сравнения танков.
  • 19.07 19:21
  • 0
Комментарий к "Почему Первую Мировую войну «забыли»?"
  • 19.07 03:37
  • 0
Комментарий к "Могла ли Россия избежать участия в Первой Мировой?"
  • 19.07 03:03
  • 0
Комментарий к "«Лучше быть голодными, чем русскими»: Шахназаров узнал от латыша, почему Латвия так относится к России"