Создан миниатюрный ускоритель электронов
Снимок эксперимента: ускоряющий лазерный луч проходит через плазму. Размер камеры - всего 3,3 сантиметра.
Учёные из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory) в сотрудничестве с коллегами из Оксфордского университета (University of Oxford) смогли ускорить электроны до энергии в 1 гигаэлектронвольт на расстоянии всего 3,3 сантиметра.
Для сравнения: ускоритель в Стэнфорде (Stanford Linear Accelerator Center) разгоняет электроны до 50 гигаэлектронвольт, но на дистанции в 3,2 километра.
Чтобы добиться такого результата, учёные использовали метод так называемого лазерного кильватерного ускорения. Его принцип заключается в том, что через плазму пропускают мощные лазерные импульсы, оставляющие "след", который физики сравнивают с кильватером.
Этот след представляет собой электроны, которые начинают колебаться (ионы намного тяжелее и остаются почти неподвижными), в результате чего возникает электромагнитное поле. При определённых условиях проведения эксперимента оно может оказаться достаточно сильным для того, чтобы разгонять электроны до околосветовых скоростей.
Учёным из группы Вима Лиманса (Wim Leemans) удалось создать такие условия. Для этого исследователи ионизировали с помощью лазера водород в маленькой камере. Затем - опять-таки, с помощью лазера - в получившейся плазме создали плазменный шнур, игравший роль своеобразного оптоволоконного канала, по которому должны перемещаться электроны.
После небольшой задержки по этому каналу направили третий лазерный импульс, который и сформировал кильватерное ускорение, разогнавшее электроны до энергии в один гигаэлектронвольт.
Этот эксперимент принципиально не отличается от аналогичных опытов, проводившихся в разных лабораториях два года назад. Но тогда удалось получить на порядок меньшие энергии.
В обозримом будущем, по мнению Лиманса, можно будет разгонять электроны до 10 гигаэлектронвольт, правда, для этого понадобится ускоритель длиной в метр. Это, конечно, гораздо больше, чем несколько сантиметров, но и существенно меньше длины любого современного ускорителя.
Результаты эксперимента будут опубликованы в октябрьском выпуске Nature Physics.
|
