Войти

Создана новая технология ускорения частиц

3096
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
  • 17.08 15:27
  • 4
Глава «Калашникова» назвал лучшее средство для уничтожения БПЛА в небе России
  • 17.08 13:06
  • 3
WSJ: Трамп поручил заменить электромагнитные катапульты на авианосцах на паровые
  • 17.08 11:26
  • 1
ОАК: За 100 лет в России выпустили более 150 тыс. самолетов
  • 17.08 05:16
  • 1
Минпромторг подчеркнул полную технологическую независимость авиации России
  • 17.08 05:03
  • 1
Эксперт: Удвоение производства станков поможет России добиться технологической независимости
  • 16.08 13:44
  • 16378
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 16.08 03:53
  • 1
Ужесточены требования к импортозамещению в судостроении
  • 15.08 06:18
  • 0
Комментарий к "Зеленский: 10% Patriot от США уничтожат все российские баллистические ракеты (CNN, США)"
  • 15.08 05:29
  • 0
Комментарий к "Жатва «Жнецов»: Иран уничтожил около четверти всех американских MQ-9 Reaper"
  • 14.08 23:41
  • 0
Комментарий к "MWM: Су-57 играет ключевую роль в обеспечении превосходства в воздухе"
  • 14.08 23:16
  • 0
Комментарий к "Защита от России требует от Британии переосмысления Европы (Prospect-magazine, Великобритания)"
  • 14.08 21:36
  • 0
Комментарий к "Германия и Япония начинают вооружаться. "Мороз по коже" (Interia, Польша)"
  • 14.08 20:03
  • 1
ВК-1600С против АШ-62 и Honeywell TPE331: Что изменится после сертификации Ан-2 в 2026 году
  • 14.08 13:49
  • 1
Российский авиапром реализовал супертехнологию
  • 14.08 09:16
  • 136
МС-21 готовится к первому полету