Ученые успешно разработали карманный ускоритель частиц, способный излучать ультракороткие электронные пучки с помощью лазерного света со скоростью более 99,99% скорости света. Чтобы достичь этого результата, исследователям пришлось замедлить свет, чтобы он соответствовал скорости электронов, используя специально разработанную металлическую структуру, покрытую слоями кварца, которые тоньше человеческого волоса. О своем открытии ученые рассказали в статье для Nature Photonics.
Новая разработка одновременно предлагает возможности для изменения и манипулирования сгустками частиц во временных масштабах менее 10 фемтосекунд (0,000 000 000 000 01 секунда, или время, необходимое свету для перемещения на 1/100 миллиметра). Новая разработка позволит ученым создавать стробоскопические фотографии движения атомов.
Эта успешная демонстрация открывает путь к разработке высокоэнергетических, заряженных и высококачественных ускорителей терагерцового (ТГц) диапазона, которые обещают быть более дешевыми и компактными. Уменьшение размера и стоимости ускорительной технологии откроет ее для гораздо более широкого круга приложений.
Ускорители элементарных частиц широко используются в фундаментальных исследованиях в области физики элементарных частиц, определения характеристик материалов, радиотерапии в больницах, где они используются для лечения больных раком, производства радиоизотопов для получения медицинских изображений и досмотра грузов на предмет безопасности. Однако основная технология (генераторы радиочастоты), лежащая в основе этих машин, была разработана для радаров во время Второй мировой войны.
Уникальное решение ученых — использовать лазеры для генерации световых импульсов терагерцового диапазона. Терагерц — это область электромагнитного спектра между инфракрасным (используется в телевизионных пультах) и микроволновым (используется в микроволновых печах). Генерируемое лазером терагерцовое излучение существует в режиме идеальной длины волны миллиметрового масштаба, что упрощает изготовление структуры. И, что наиболее важно, оно обеспечивает длину полупериода, которая хорошо подходит для ускорения целых электронных сгустков с высоким уровнем заряда.
Читать также
Искатель сокровищ нашел клад в Шотландии, которому 3000 лет
Метеорный поток Персеиды — 2020: где его увидеть, куда смотреть и как сделать фото
Посмотрите на 3D-карту Вселенной: ее составляли 20 лет и она уже удивила ученых