Международная группа исследователей объявила о разработке ультракомпактного ускорителя частиц. В установке, помещающейся на комнатном столе длиной 10 м в Техасском университете в Остине, пучок электронов разгоняется до энергии 10 ГэВ. Таких высоких энергий электронов в США достигают только два других ускорителя, но длина каждого из них составляет около 3 км.
Устройство представляет собой усовершенствованный лазерный ускоритель кильватерного поля. Концепция подобных приборов была впервые описана в 1979 году. Чрезвычайно мощный лазер воздействует на газообразный гелий, нагревает его до состояния плазмы и создает волны, которые выбивают электроны из газа в виде высокоэнергетического электронного луча.
За последние пару десятилетий различные исследовательские группы разработали более мощные версии. Ключевое изменение в устройстве из Техасского университета в Остине основано на наночастицах. Вспомогательный лазер поражает металлическую пластину внутри газовой ячейки и впрыскивает поток металлических наночастиц, который увеличивают энергию, передаваемую электронам от волн. Лазер подобен гидроциклу, плывущему по озеру и оставляющему за собой след, а электроны катаются на этой плазменной волне, как серферы, поясняют ученые.
В нашем ускорителе эквивалентом гидроцикла являются наночастицы, которые высвобождают электроны в нужный момент и в нужное время, поэтому все они находятся в волне. Мы получаем гораздо больше электронов в волне тогда и там, где мы хотим, чтобы они были, а не статистически распределены по всему взаимодействию, и это наш секретный соус.
Бьорн «Мануэль» Хегелич, доцент кафедры физики Техасского университета в Остине и соавтор исследования
Для эксперимента исследователи использовали один из самых мощных в мире импульсных лазеров, Техасский петаваттный лазер. Он излучает один сверхинтенсивный импульс света каждый час, который длится всего 150 фемтосекунд. Исследователи работают над лазером, который помещается на столе и сможет многократно срабатывать тысячи раз в секунду, что сделает ускоритель еще более компактным и пригодным для использования в многочисленных исследованиях.
Читать далее:
ИИ разработал суперконденсатор, который хранит рекордное количество энергии
Оказалось, дешевый и популярный препарат помогает в лечении рака
Посмотрите на «сердце» Млечного Пути на снимках телескопа «Джеймс Уэбб»
На обложке: фото ускорителя. Изображение: Bjorn “Manuel” Hegelich