Миниускорител достига рекордни енергии

В Тексаския университет в Остин е създаден миниускорител на частици, постигащ показателите на големите колайдери. За необичайната разработка съобщава екип учени под ръководството на Майк Даунър в сп. Nature Communications.

„Ускорихме около половин милиард електрона до 2 гигаелектронволта (GeV) на дистанция един дюйм – пояснява Даунър. – Досега такива енергия са изисквали класически ускорители с дължина няколко футболни игрища. Казано с други думи, ние намалихме размерите около 10 000 пъти при съхранение на същите функционални възможности.”

Но това не е всичко. Според физиците ускорителите, работещи на енергия до 10 GeV, с дължина само десетки сантиметри, ще се появяват в близките години, а в рамките на това десетилетие подобни ускорители ще достигат и 20 GeV без увеличаване на размерите. Още при 2 GeV електроните може да се използват за получаване на твърдо рентгеново лъчение и на тази основа има реална възможност за създаването на рентгенов лазер на свободни електрони.

Принципът на ускорителя е доста прост – това е широко известният лазерно-плазмен ускорител. Лазерният импулс с фемтосекундна продължителност йонизира облак газ с предварително зададена плътност.

Лазерът избутва електроните на плазмата, отделя ги от йоните и оставя след себе си област с положителен заряд. Последната издърпва отрицателно заредените електрони назад и зад водещия импулс се формира електронен „мехур”. Това смущение образува вълна, която се придвижва в плазмата със скорост, близка до светлинната. Мощното електрическо поле, насочено от областта на положителния заряд към областта на отрицателния, ускорява попадналите в него заредени частици.

Принципно, за да се достигнат по-високи енергии, е достатъчно да се намали плътността на газа преди обстрелването му с лазерни импулси. Но при прекалено силно намаляване на плътността силата на смущенията в плазмата не е достатъчна, за да се образува ускорителен мехур и в резултат дори не може да започне ускорение.

Пробивът във възможностите на ускорителите е започнал с появата на петаватовия лазер в Тексаския университет. С по-нататъшното нарастване на мощността на лазерите е неизбежно и подобрението на параметрите на миниускорителите, твърдят учените.

Източник: Тексаски университет