Установлен новый рекорд в области ускорения частиц в плазменном канале

Лазеры в науке Комментарии к записи Установлен новый рекорд в области ускорения частиц в плазменном канале отключены

Не так давно ученые-физики Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли установили новый мировой рекорд в области ускорения элементарных частиц. На 20 сантиметровом участке плазменного ускорителя электронные лучи были разогнаны до энергии от 0 до 7.8 миллиардов электрон-вольт (ГэВ).

Отметим, что предыдущий рекорд в этой области был установлен этими же учеными, он составлял 4.2 ГэВ и был получен на ускорителе, длиной чуть более 9 сантиметров. В данной технологии ускорения частиц используются импульсы лазерного света, производящие плазменные волны, которые, в свою очередь, создают электромагнитные поля в тысячи раз более сильные, чем поля, создаваемые радиочастотными резонаторами больших ускорителей, таких как Большой Адронный Коллайдер.

И заряженные частицы, подобно серферам на гребне волны, разгоняются до очень высоких энергий, пройдя дистанцию в несколько десятков сантиметров. Для сравнения укажем, что скорость разгона частиц в 27-километровом туннеле Большого Адронного Коллайдера составляет приблизительно 5 миллионов Вольт на метр.

Технология же плазменного ускорения обеспечивает в самом худшем случае около 200 миллионов Вольт на метр. В качестве ускорителя используется сапфировая трубка, заполненная газом, атомы которого переводятся в возбужденное состояние и образуют плазму при помощи прикладываемого электрического потенциала.

А ударные плазменные волны вырабатываются светом лазера, которой нацелен в центральную часть трубки и воздействие которого приводит к своего рода микровзрыву в точке фокусировки лазерного луча.

Микровзрывы, постоянно подпитываемые энергией последующих лазерных импульсов, формируют в плазме волны, которые захватывают в свою ловушку свободные электроны, разгоняют их и отправляют на пределы трубки в виде высокоэнергетического луча. Во время предыдущего «рекордного» эксперимента в 2014 году, в ходе которого была получена энергия в 4.2 ГэВ, неравномерность распределения плотности плазмы в канале привела к тому, что фокусировка луча лазера, проходящего по центру плазменного канала, была потеряна, что привело к повреждению сапфировой трубки.

Сейчас же исследователи улучшили данную технологию путем использования света второго лазера, который выполняет роль стабилизатора плазменных волн. В ходе следующих экспериментов ученые планируют получить больший уровень контроля за процессом инжекции свободных электронов в плазменную волну, что позволит во много раз поднять качественные показатели выходного электронного луча. После этого будет произведена попытка объединения нескольких этапов разгона электронов в один более длительный процесс, что позволит получить на выходе электроны с еще большей энергией.

Первоисточник https://www.sciencealert.com/electrons-hit-record-acceleration-from-0-to-7-8-gigaelectronvolts-in-20-centimetres

Перевод: https://www.dailytechinfo.org/news/10706-ustanovlen-novyy-rekord-v-oblasti-uskoreniya-chastic-v-plazmennom-kanale.html

Рекомендуем для Вас


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top