Лазерный мир

Физики-теоретики из Сибири создали теоретическую модель ускорения электронов с помощью волны, образованной протонами в плазме. Правильность расчетов была подтверждена в рамках эксперимента AWAKE, начавшегося недавно в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). Удалось ускорить электроны новым методом, обещающим в будущем увеличить энергию электронов в 100 раз по сравнению с современными достижениями. О рекорде, революционном методе, «фантастической» плазме и миниатюрных ускорителях будущего «Известиям» рассказал главный научный сотрудник Института ядерной физики СО РАН, профессор Новосибирского государственного университета Константин Лотов.

— Константин Владимирович, физики-теоретики, участвовавшие в этом эксперименте, называют друг друга кильватерщиками. Почему так?

— Мы занимаемся кильватерным ускорением. Это особый метод, который предполагает, что впереди идет какой-то первичный пучок (драйвер), а уже за ним следуют электроны. Можно сравнить это со следом за кораблем, по которому мчится серфер.

— Зачем нужен новый способ ускорения электронов?

— Человечество научилось ускорять протоны до очень большой энергии, а вот электроны получается ускорить до энергии, в 100 раз меньшей. Наша идея состоит в том, что мы подцепляем электроны к протонам и, таким образом, ускоряем электроны до протонного потолка.

— Зачем вообще физикам понадобилось ускорять электроны?

— Это способ разобраться в устройстве нашего мира. Сначала нужно понять, как устроены кварки, а в конечном счете — как устроена Вселенная. Это новый инструмент для физических исследований. Какие-то инструменты, конечно, уже существуют — это Большой адронный коллайдер (разгоняет только протоны), нейтринные обсерватории. Они дают информацию, но хочется знать больше. Эксперимент AWAKE призван в будущем дать в руки физиков новый, более мощный инструмент для исследований.

— Как вы узнали, что ваши расчеты подтвердились и эксперимент успешно завершен?

— По электронной почте. Есть рассылка по участникам коллаборации о прогрессе. Например, успешно прошел протонный пучок, успешно прошел лазерный импульс, который нужен для самомодуляции, успешно заработала плазма. Мне написали: успешно прошел эксперимент.

— Действительно ли метод кильватерного ускорения поможет строить маленькие коллайдеры?

— Поможет. Но не коллайдеры, а уникальные источники излучения. И не совсем тот вид ускорения, который применялся в эксперименте AWAKE. Существует три направления кильватерного ускорения: протонное, электронное, лазерное. AWAKE — это протонное ускорение, для него нужен большой ускоритель протонов. А вот для лазерного кильватерного ускорения может использоваться прибор размером со стол. Эти фантастические времена уже близки. Волна в таких приборах будет создаваться не протонным пучком из огромного церновского комплекса, а настольным лазером. Длина плазмы будет равняться нескольким миллиметрам. С одной стороны влетает лазер, с другой стороны вылетают ускоренные электроны или рентгеновский импульс. Когда-нибудь каждый университет сможет купить себе такую установку.

Источник: https://iz.ru/784891/anna-urmantceva/fantasticheskie-vremena-uzhe-blizki