Рекорд мощности установлен 9-сантиметровым ускорителем

Новый рекорд для компактных ускорителей элементарных частиц установлен физиками Калифорнийского университета. Научная группа из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли добилась энергии 4,25 гигаэлектронвольт для пучка электронов. Длина ускорителя составила всего 9 сантиметров.

Принцип действия ускорителя близок использованному ранее в другом калифорнийском научном заведении — в Национальной ускорительной лаборатории SLAC. В замкнутом пространстве, заполненном плазмой, создаётся возмущение, и, следовательно, сильное электрическое поле, которое ускоряет пучок электронов. Отличие от эксперимента SLAC состоит в том, что кильватерную волну создаёт не поток заряженных частиц, а лазер.

В эксперименте использовался самый мощный в мире лазер BELLA (англ. Berkeley Lab Laser Accelerator — лазерный ускоритель лаборатории в Беркли), сконструированный специально для работы над задачей ускорения элементарных частиц. Пиковая мощность лазера достигает одного петаватта.

Компьютерная симуляция плазменного волнового поля.

Основную трудность при создании ускорителей подобного типа представляет удержание всех параметров в допустимых пределах: даже небольшие отклонения в плотности плазмы, мощности и точности лазерного пучка приводят к потерям энергии при ускорении и большому разбросу энергий электронов. Параметры лазера отвечают заданным требованиям: он способен попасть в отверстие диаметром 500 микрон на расстоянии 14 метров, а мощность его импульсов постоянна с точностью до долей процента. Однако остаётся проблема поддержания заданной плотности плазменного канала, которую авторы работы намереваются решить в будущем.

Максим Рославлев :