Физики успешно испытали новый способ ускорения частиц — Naked Science
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
©Wikipedia

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сегодня, 13:59
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Великобритании выяснили, что вегетарианцы имеют более здоровый профиль биомаркеров, чем люди, регулярно употребляющие в пищу мясные продукты. Правда, в их организме недостает и некоторых полезных веществ.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

8 мая
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

8 мая
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

Сегодня, 13:59
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Великобритании выяснили, что вегетарианцы имеют более здоровый профиль биомаркеров, чем люди, регулярно употребляющие в пищу мясные продукты. Правда, в их организме недостает и некоторых полезных веществ.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

30.08.2018
-
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: