Настольный ускоритель достиг рекордно высоких энергий

Американские физики выстроили ускоритель частиц, талантливый достигать параметров безумно дорогих громадных устройств. Отличие только в том, что новинка помещается на столе.

Коллектив, ведомый Майком Даунером (Mike Downer), отчитался в издании Nature Communications, о очень необыкновенной разработке: в Техасском университете в Остине создан помещающийся на столе ускоритель частиц, достигающий показателей, что именуется, громадных устройств.

«Мы ускорили приблизительно полмиллиарда электронов до двух гигаэлектронвольт на дистанции в один дюйм, — поясняет господин Даунер. — До сих пор такие энергии потребовали хороших ускорителей, занимающих в длину несколько футбольных полей. В противном случае говоря, мы снизили размеры приблизительно в 10 000 раз при сохранении тех же функциональных возможностей».

Рис. 1. Вот и целый ускоритель — и это при энергиях до 2 ГэВ! (Тут и ниже фото UT).

Но это не всё. По словам физиков,

ускорители, трудящиеся на энергиях до 10 ГэВ, длиной всего в десяток-второй сантиметров покажутся в ближайщее время, а в течение этого десятилетия сходные ускорители достигнут и 20 ГэВ без роста в размерах. Уже при 2 ГэВ (текущий уровень) электроны в полной мере смогут быть использованы для получения твёрдого рентгеновского излучения, и при предстоящих изысканиях имеется настоящая возможность создания рентгеновского лазера на свободных электронах на той же самой базе.

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

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

В случае если в простых линейных ускорителях частицы разгоняются электрическим полем, которое движется синхронно с ними на протяжении стенок ускорителя, что и провоцирует огромные размеры устройств (до десятков километров), то в плазменном ускорителе роль ускоряющей структуры играется ионизированный газ, другими словами плазма, а пробой организуется не СВЧ-устройствами, а лазером.

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

Рис. 2.

В принципе, дабы добиться более высоких энергий, достаточно снизить плотность газа перед обстрелом его лазерными импульсами. Но при через чур сильном понижении плотности сила возмущения в плазме становилась недостаточной, дабы образовать разгонный пузырь, и в итоге кроме того начать ускорение не получалось… Ну а прорыв в возможностях ускорителей начался с возникновением в Техасском университете петаваттного лазера. По мере предстоящего роста мощности лазеров, уверены учёные, неизбежно и улучшение параметров настольных ускорителей.

Случайные записи:

• Алмазная наковальня для получения алмазного аэрогеля
• Роснано профинансирует производство термоэлектрических микроохладителей

Gif-03 Овладение жизненной силой — Йога высоких энергий

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Зарядное устройство работает на энергии радиоволн

  экологически Чистые источники энергии становятся все более изощренными. Вот сравнительно не так давно мы поведали об амортизаторах генерирующих…

• Солнечная энергия: стоит ли игра свеч?

  Солнечный свет – бесплатный, но преобразование данной горячей энергии в нужную для промышленности и человека обходится очень дорого. Материалы для…

• 10 Причин для использования геотермальной энергии

  Мировое сообщество потребляет немыслимое количество энергии. Сжигание ископаемого горючего – это ведущий источник выбросов парниковых газов. Поиск…

• Обнаружен новый материал, имеющий рекордно высокую на сегодняшний день температуру плавления

  Данные исследований, совершённых исследователями из университета Брауна (Brown University), показывают на то, что у людей имеется возможность синтеза…