Дорогие читатели, Нашему шестнадцатилетнему, волонтёрскому и некоммерческому проекту для создания новой, современной версии N-N-N.ru, очень нужно посоветоваться касательно платформы нашего сайта – SYMFONY & DRUPAL 8. Платформа не простая, но обещаем – мы не займём много времени, просто нужна консультационная поддержка квалифицированного разраба. Если вы можете помочь, то связаться с нами можно на страницах Facebook.com здесь и здесь.

Настольный ускоритель достиг рекордно высоких энергий

Американские физики построили ускоритель частиц, способный достигать параметров безумно дорогих больших устройств. Разница лишь в том, что новинка помещается на столе.

Коллектив, ведомый Майком Даунером (Mike Downer), отчитался в журнале Nature Communications, о весьма необычной разработке: в Техасском университете в Остине создан помещающийся на столе ускоритель частиц, достигающий показателей, что называется, больших устройств.

«Мы ускорили примерно полмиллиарда электронов до двух гигаэлектронвольт на дистанции в один дюйм, — поясняет г-н Даунер. — До сих пор такие энергии требовали классических ускорителей, занимающих в длину пару футбольных полей. Иначе говоря, мы уменьшили размеры примерно в 10 000 раз при сохранении тех же функциональных возможностей».

1-f.jpg Рис. 1. Вот и весь ускоритель — и это при энергиях до 2 ГэВ! (Здесь и ниже фото UT).

Но это не всё. По словам физиков,

ускорители, работающие на энергиях до 10 ГэВ, длиной всего в десяток-другой сантиметров появятся в ближайшие годы, а в течение этого десятилетия сходные ускорители достигнут и 20 ГэВ без роста в размерах. Уже при 2 ГэВ (текущий уровень) электроны вполне могут быть использованы для получения жёсткого рентгеновского излучения, и при дальнейших изысканиях есть реальная возможность создания рентгеновского лазера на свободных электронах на той же самой основе.

Принцип работы установки довольно прост — это широко известный лазерно-плазменный ускоритель. Лазерный импульс фемтосекундной длительности ионизирует в нём облачка газа с заранее выбранной плотностью.

Лазер выталкивает электроны плазмы, отделяя их от ионов и оставляя за собой область положительного заряда. Последняя втягивает отрицательно заряженные электроны назад, и позади ведущего импульса формируется электронный «пузырь». Это возмущение образует волну, которая перемещается в плазме со скоростями, приближающимися к c. Мощное электрическое поле, направленное от области положительного заряда к области отрицательного, ускоряет попавшие в него заряженные частицы.

Если в обычных линейных ускорителях частицы разгоняются электрическим полем, которое движется синхронно с ними вдоль стенок ускорителя, что и провоцирует огромные размеры устройств (до десятков километров), то в плазменном ускорителе роль ускоряющей структуры играет ионизированный газ, то есть плазма, а пробой организуется не СВЧ-устройствами, а лазером.

Благодаря отказу от линейного разгона в качестве «трубы» выступает всё то же маленькое облачко плазмы.

2-f.jpg Рис. 2.

В принципе, чтобы добиться более высоких энергий, достаточно снизить плотность газа перед обстрелом его лазерными импульсами. Однако при слишком сильном снижении плотности сила возмущения в плазме становилась недостаточной, чтобы образовать разгонный пузырь, и в итоге даже начать ускорение не получалось… Ну а прорыв в возможностях ускорителей начался с появлением в Техасском университете петаваттного лазера. По мере дальнейшего роста мощности лазеров, уверены учёные, неизбежно и улучшение параметров настольных ускорителей.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.2 (17 votes)
Источник(и):

1. Техасский университет

2. compulenta.ru