Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
National Geographic №194, ноябрь 2019
National Geographic Traveler №72, ноябрь 2019 – январь 2020
Это новый сайт National Geographic Россия. Пока мы работаем в режиме бета-тестирования.
Если у вас возникли сложности при работе с сайтом, напишите нам: new-ng@yasno.media
Наука

Физики установили мировой рекорд ускорения частиц

21 октября 2019
Ускоритель частиц
Плазменный канал для генерирующего плазменные волны лазера
Фото: Gennadiy Bagdasarov/Keldysh Institute of Applied Mathematics; Anthony Gonsalves and Jean-Luc Vay/Berkeley Lab
Обычно ускорители частиц дороги и объёмны – взять хотя бы Большой Адронный Коллайдер. Однако физики из Беркли решили проблему разгона иным путём.

Для изучения фундаментальной природы Вселенной учёные создают коллайдеры — устройства, ускоряющие частицы для дальнейшего анализа продуктов их столкновений. При использовании классических технологий необходимы чрезвычайно большие и дорогие аппараты, а для их уменьшения необходимо увеличить придаваемое частицам ускорение. При решении данной задачи может пригодиться физика плазмы — благодаря своему электростатическому полю плазменная волна способна передать частицам необходимое ускорение. Электростатическое поле при этом может быть в тысячи раз сильнее, чем подобные в обычных ускорителях.

Для разгона физики из Беркли использовали петаваттный лазер BELLA (Berkeley Lab Laser Accelerator). Команда удвоила предыдущий мировой рекорд по энергии, производимой лазерными плазменными ускорителями, генерируя электронные пучки с энергией до 7,8 миллиарда электронвольт (эВ) в плазме длиной 20 см. При использовании традиционных технологий для этого потребовалось бы около 91 метра.

Учёные достигли этого рекордного результата, сдерживая естественное распространение лазерного импульса при помощи  плазменного волновода нового типа. Электрический заряд в нём запускается в сапфировой трубке, заполненной газом для образования плазмы. Лазерный импульс нагревает плазму посередине, делая её менее плотной для фокусировки света лазера. При этом получаемый канал достаточно силён, чтобы лазерные импульсы были «сдержаны» на всей длине ускорителя.

«В дальнейшем мы будем экспериментировать над точным контролем при введении электрона в плазменную волну для достижения беспрецедентного качества пучка. Это даст возможность получить ещё больше энергии», — Энтони Гонсалвес, автор эксперимента.