Теоретики выбили из пластика гамма-лучи

Физики под управлением Алексея Арефьева из Университета Техаса в Остине предложили новую схему для получения интенсивных пучков гамма-лучей. В теоретической работе авторы продемонстрировали, что в роли их источника может выступать пластиковая мишень, которую облучают петаваттным инфракрасным лазером. В следствии облучения, согласно данным ученых, появится облако ускоряемой плазмы, формирующее импульсные магнитные поля с индукцией в много тысяч тесла.

Разработка может применяеться как в оборонной индустрии, для поиска взрывчатки в закрытых контейнерах, так и в фундаментальных изучениях астрофизических процессов. Работа размещена в издании* Physical Review Letters* (препринт), коротко о ней информирует Physics.**

Ученые моделировали сотрудничество импульса лазера с мишенью, богатой атомами углерода, к примеру, пластиковой. Плотность мощности излучения, рассмотренная авторами, достигала 5?1022 ватт в одном квадратном сантиметре пучка — таковой величины нельзя достигнуть кроме того в случае если сфокусировать целый свет от Солнца, падающий на Землю, на острие карандаша. Но, по словам авторов, уровень новейших технологий разрешает приобретать такое излучение искусственно.

Тёмным обозначена траектория электрона, двигающегося в канала, проделанного лазером, белые точки — моменты, в то время, когда электрон испустил фотоны синхротронного излучения. Задний фон отражает количество событий испускания синхротронного излучения с энергиями более чем 30 мегаэлектронвольт. D. J. Stark et al. / arXiv.org, 2015

При облучении вещества светом таковой интенсивности происходит ионизация атомов и образуется облако плазмы, глубина проникновения излучения наряду с этим достигает десятков микрометров. Лазер увлекает за собой электроны, что, как выяснилось, порождает сильное магнитное поле — до 0,4 мегатесла.

Заряженные частицы движутся в этом поле по зигзагообразным траектории, что ведет к испусканию ими синхротронного излучения, энергии которого соответствуют гамма-частицам — впредь до десятка мегаэлектронвольт. Для сравнения, энергия применяемых для рентгенографии фотонов в много раз меньше.

Карта генерации синхротронного излучения в примере (красные точки — события испускания излучения). Оранжевым и синим обозначено магнитное поле, зеленым — концентрация электронов. D. J. Stark et al. / arXiv.org, 2015

Авторы отмечают, что в случае если пример однороден, то направление, в котором будут вылетать гамма-фотоны, нереально угадать — оно возможно неустойчиво. Исходя из этого физики совершили еще одно теоретическое моделирование для неоднородной мишени, в которой на пути луча расположена цилиндрическая область с менее плотным (к примеру, губчатым) веществом.

По словам исследователей, эта область по окончании действия лазерного импульса делается всецело прозрачной, в отличие от более плотного окружения. Это стабилизирует направление пучка порождаемых фотонов.

Сотрудничество лазерного импульса с неоднородным примером. D. J. Stark et al. / arXiv.org, 2015

Свободные аналитики утверждают, что магнитные поля, полученные авторами в компьютерном опыте, как минимум в 10 раза больше, чем реально наблюдавшиеся в настоящих опытах с плазмой. Но проделанные вычисления заслуживают доверия, отмечает Тони Белл, физик из Университета Оксфорда. В случае если предложенный способ окажется работоспособным, то мощность потока гамма-лучей, генерируемых с его помощью, будет очень большой.

Сами авторы оценивают эту величину в десятки тераватт при мощности инициирующего лазера в один петаватт.

Создатель: Владимир Королёв

Случайные записи:

• Роснано на международном форуме «открытые инновации»
• Графеновая память молекулярного размера может изменить «правила игры» в компьютерных технологиях

Урок 463. Открытие естественной радиоактивности. Альфа-, бета- и гамма-излучение

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Хвостатые вспышки: гамма-всплески

  В 2010 году Fermi нашёл в центре Млечного пути два огромных «пузыря», являющихся источником гамма-излучения. Одной из обстоятельств смогут являться…

• Сквозь дырку отбублика: синхротрон

  Электромагнитное его источники и излучение Источники излучения рентгеновского спектра Все три устройства отличаются размещением магнитов, и исходя из…

• Пластика в океане может стать больше, чем рыбы

  В соответствии с расчетам экономистов, к 2050 году масса пластиковых отходов в Мировом океане может превышать массу всей обитающей в том месте рыбы….

• Метод измерения поляризации рентгеновского излучения работает!

  Экспериментально проверен способ измерения поляризации рентгеновского излучения, теоретические базы которого создали российские физики. Интернациональная…