Физики успешно испытали новый способ ускорения частиц — Naked Science
30.08.2018
5 минут
Редакция
1

Физики успешно испытали новый способ ускорения частиц

Ученые ЦЕРН впервые продемонстрировали ускоритель частиц, работающий «на новых физических принципах» плазменной волны; заметный вклад в этот прорыв внесли российские физики.

accelerate0

Чем более фундаментальные свойства материи мы хотим исследовать, тем сильнее нам придется разгонять частицы в ускорителе. Традиционно для этого используют сверхмощные электромагнитные поля и для повышения производительности просто увеличивают дистанцию, на которой происходит ускорение. Самый большой линейный ускоритель, до недавнего времени работавший в стэнфордской лаборатории SLAC, при длине 3,2 километра обеспечивал ускорение электронов до энергий в 50 ГэВ (миллиардов электронвольт — особой меры энергии элементарных частиц, при постоянной массе частицы она указывает на ее скорость).

 

Альтернативная технология «плазменной волны» обещает сократить размеры ускорителей и увеличить энергии частиц на порядки. Для этого в облако плазмы — горячего ионизированного газа — подается мощный «драйверный пучок», который при движении в ней создает расходящуюся волну: на ней, как серфингисты на волне океанской, может разгоняться «вторичный пучок» электронов. К сожалению, лазерный импульс или драйвер из электронов несет недостаточно энергии, и в плазме они быстро рассеиваются. Однако ученым удалось использовать пучок тяжелых протонов, способный создавать волну, которую оценили бы и серфингисты.

 

Расчеты поведения пучка протонов в плазме проводила группа Константина Лотова из Новосибирского института ядерной физики СО РАН, всего же в экспериментах на базе Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) приняли участие ученые из десятка стран. Коллаборация AWAKE (Advanced Proton-Driven Plasma WaKefield Acceleration Experiment) начала работу пять лет назад и представила результаты в свежем номере журнала Nature.

 

В опытах использовался пучок протонов, разогнанных Протонным суперсинхротроном (SPS) ЦЕРН до 400 ГэВ. Он подавался в экспериментальную установку, заполненную нагретым и ионизированным с помощью лазера рубидиевым газом, создавая в этой плазме волны: ученые сравнивают их с волнами, которые оставляет за собой корабль на воде. Затем в нее вводился «кильватерный» пучок электронов с энергией всего 0,019 ГэВ. Однако на выходе из системы она подскочила на два порядка — почти до 2 ГэВ.

 

Стоит заметить, что это происходило на дистанции всего 10 метров: иначе говоря, ускорение с помощью «плазменной волны» достигало 0,2 ГэВ/м. Для сравнения, в том же линейном SLAC ускорение составляло лишь 0,017 ГэВ/м, а ускорители нового поколения, работающие на традиционных электромагнитах, как ожидается, могут достичь 0,1 ГэВ/м. В то же время участники проекта AWAKE нацелены на куда более амбициозную цифру — 1 ГэВ/м, — которая, возможно, позволит увидеть действительно фундаментальные свойства нашего мира.

Вчера, 14:50
3 минуты
Денис Гордеев

Меняющаяся структура глобального рынка автомобилей приведет к массовым сокращениям.

Позавчера, 10:27
24 минуты
Редакция

Конспирологические теории давно вышли за пределы камерных форумов в Сети и разговоров на кухнях – сегодня о них можно прочитать в газетах и услышать по ТВ. Их сторонники считают, что Земля плоская, первые лица государств – инопланетяне-рептилоиды, а ВИЧ выдумали фармакологические компании. Разберемся, какие особенности нашего восприятия делают конспирологию такой привлекательной и может ли вера в мировой заговор нанести реальный ущерб.

Вчера, 17:55
6 минут
Полина Гершберг

Благодаря принятию Монреальского протокола в 1989 году прогноз по среднегодовой температуре на 2050-й улучшился на 1 °C.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

7 декабря
4 минуты
Илья Ведмеденко

Эксперты измерили радиолокационную заметность нового шведского корвета типа «Висбю»: она оказалась чрезвычайно малой.

Вчера, 14:50
3 минуты
Денис Гордеев

Меняющаяся структура глобального рынка автомобилей приведет к массовым сокращениям.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

18 ноября
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

mbaev
06:06
-
0
+
Ждём мааааленькую чёрную дырку? )
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: