Физики приблизились к созданию лазерного конкурента для БАК

Международный линейный коллайдер придет на смену Большому адронному
Американские физики объявили о создании первого "двойного" лазерного ускорителя частиц, чье появление дает дорогу для создания сверхмощных и очень компактных физических ускорителей, способных соперничать с БАК в мощности.

МОСКВА, 1 фев – РИА Новости. Физики из США впервые смогли успешно объединить два "настольных" лазерных ускорителя частиц, что открывает дорогу для создания сверхмощных и очень компактных физических ускорителей, способных соперничать с БАК в мощности, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

В начале 1980 годов физики нашли потенциальный способ уменьшить размеры современных ускорителей частиц, по площади приближающихся к микрогосударствам. Они выяснили, что частицы можно разгонять при помощи лазера, превращающего небольшие сгустки материи в плазму и выбивающего из нее электроны.

Уим Лиманс (Wim Leemans) из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США) и его коллеги отмечают, что такие компактные ускорители обладают внушительной для своих размеров мощностью – 2-5 ГэВ, которая, однако, несопоставима с мощностью БАК и прочих крупных ускорителей, способных разгонять частицы в тысячи раз сильнее.

Первые подобные устройства появились в 2014 и 2015 годах, и перед физиками сразу стала проблема – как можно объединить подобные ускорители в единую цепочку, электроны в которой будут последовательно ускоряться до все больших энергий.

Трудности с подобным объединением заключаются в том, что импульсы лазера и пучки электронов должны попадать в облако плазмы в очень точно выверенные промежутки времени для того, чтобы заставить ускоряемые частицы двигаться в одном направлении с примерно одинаковой скоростью и энергией.

Решить эту проблему Лимансу и его коллегам неожиданно помогла самая обыденная вещь – пленка от VHS-видеокассеты, которая, как оказалось, может играть роль своеобразного "плазменного зеркала", пропускающего через себя ускоряемые электроны, но не пропускающего дальше пучок лазерного излучения и прочие "побочные продукты" процесса ускорения.

Схема работы и научные результаты, полученные на самом мощном на сегодня лазерно-плазменном ускорителе частиц
Петаваттный лазер помог создать сверхкомпактный ускоритель электронов

С обратной стороны "зеркала" по нему бьет лазерный луч, отражающийся от его поверхности и придающий дополнительное ускорение электронам в плазменном блоке во втором лазерном ускорителе. В момент разгона пленка, как можно догадаться, уничтожается, и авторы статьи решили эту проблему очень просто, проматывая кассету по мере работе ускорителя.

Результаты этого опыта пока достаточно скромные – ученым удалось ускорить пучок частиц лишь на 100 мегаэлектронвольт внутри второго блока ускорителя, что примерно равно энергии электронов, выходящих из первого узла устройства. Тем не менее, авторы статьи обнадежены этим результатом, так как он показывает, что эта идея работает.

Ученый держит миниатюрный ускоритель частиц в руке
Физики уменьшили ускоритель частиц до размеров спички

По их расчетам, лазерный ускоритель, сопоставимый по мощности с БАК, будет обладать длиной в несколько сот метров. Сейчас Лиманс и его коллеги экспериментируют с мощнейшим лазером BELLA в лаборатории в Беркли, который, как они надеются, поможет им достичь рекордного для таких систем разгона в 10 ГэВ на базе того же двухмодульного ускорителя.

Лазерно-плазменный ускоритель представляет собой небольшую емкость, в центре которой находится облако из плазмы, представляющее собой набор из подвижных электронов и относительно малоподвижных ионов.

Если по такому облаку ударить пучком электронов, то в той области, куда они попадут, появится сильное электрическое поле, чья напряженность на порядки выше того, которого можно достичь на БАК или в других обычных ускорителях. И если в это поле попадает электрон или другая частица, то тогда она разгоняется до сверхвысоких значений за доли секунды.

Физики называют такой способ разгона частиц "кильватерным ускорением" из-за того, что разгоняемые частицы ускоряют свой бег, используя "кильватерные" волны, порождаемые в плазме первым пучком электронов.

РИА Наука
Обсуждение
2 пользователя оставили 2 комментария
  • Хорошая штука. Но на мой взгляд, его главная польза не в уменьшении размеров БАК или подобных ускорителей, а в создании компактных ускорителей на несколько ГЭВ - для множества прикладных применений... Для создания той же радиационно-стойкой электроники, например. Или для медицины... ;-)
    21:41
    01.02.2016
  • БАК это огромный супер-мощный магнит, который может раскачивать магнитную ось Земли, а лазер это игрушка для отвлечения мыслей толпы.
    Возможно они имели ввиду что приближение по финансовым затратам, тогда вопросов нет.
    23:42
    01.02.2016





Наверх
Авторизация
He правильное имя пользователя или пароль
Войти через социальные сети
Регистрация
E-mail
Пароль
Подтверждение пароля
Введите код с картинки
He правильное имя пользователя или пароль
* Все поля обязательны к заполнению
Восстановление пароля
E-mail
Инструкции для восстановления пароля высланы на
Смена региона
Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить
правила комментирования материалов

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

  • не соответствует тематике страницы;
  • пропагандирует ненависть, дискриминацию по расовому, этническому, половому, религиозному, социальному признакам, ущемляет права меньшинств;
  • нарушает права несовершеннолетних, причиняет им вред в любой форме;
  • содержит идеи экстремистского и террористического характера, призывает к насильственному изменению конституционного строя Российской Федерации;
  • содержит оскорбления, угрозы в адрес других пользователей, конкретных лиц или организаций, порочит честь и достоинство или подрывает их деловую репутацию;
  • содержит оскорбления или сообщения, выражающие неуважение в адрес МИА «Россия сегодня» или сотрудников агентства;
  • нарушает неприкосновенность частной жизни, распространяет персональные данные третьих лиц без их согласия, раскрывает тайну переписки;
  • содержит ссылки на сцены насилия, жестокого обращения с животными;
  • содержит информацию о способах суицида, подстрекает к самоубийству;
  • преследует коммерческие цели, содержит ненадлежащую рекламу, незаконную политическую рекламу или ссылки на другие сетевые ресурсы, содержащие такую информацию;
  • имеет непристойное содержание, содержит нецензурную лексику и её производные, а также намёки на употребление лексических единиц, подпадающих под это определение;
  • содержит спам, рекламирует распространение спама, сервисы массовой рассылки сообщений и ресурсы для заработка в интернете;
  • рекламирует употребление наркотических/психотропных препаратов, содержит информацию об их изготовлении и употреблении;
  • содержит ссылки на вирусы и вредоносное программное обеспечение;
  • является частью акции, при которой поступает большое количество комментариев с идентичным или схожим содержанием («флешмоб»);
  • автор злоупотребляет написанием большого количества малосодержательных сообщений, или смысл текста трудно либо невозможно уловить («флуд»);
  • автор нарушает сетевой этикет, проявляя формы агрессивного, издевательского и оскорбительного поведения («троллинг»);
  • автор проявляет неуважение к русскому языку, текст написан по-русски с использованием латиницы, целиком или преимущественно набран заглавными буквами или не разбит на предложения.

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Чтобы связаться с командой модераторов, используйте адрес электронной почты moderator@rian.ru или воспользуйтесь формой обратной связи.