Физики предложили в 150 раз сократить длину ускорителя частиц

Ученые из SLAC за работой
Ученые из SLAC за работой

Американские физики продемонстрировали новую технику управления потоками частиц в будущих ускорителях, позволяющую в 150 раз сократить длину тоннеля установки. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте SLAC (Stanford Linear Accelerator Center — Стэнфордский центр линейного ускорителя).

Со SLAC связано много важных событий в физике элементарных частиц. Например, в 1974-м там открыли очарованный кварк, а в 1995 году — тау-лептон. В настоящее время экспериментальные исследования в области физики частиц сосредоточены главным образом в CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire — Европейский совет по ядерным исследованиям), а возможностям немодернизированных установок и площадок для них находят другое применение.

В своей работе ученые испытали технологии для ускорителей, которые могут использоваться в медицинских и промышленных целях, а также в физике частиц. Специалисты предложили разгонять электроны при помощи так называемого кильватерного ускорения.

Оно позволяет создавать ускоряющее поле огромной напряженности, недоступное в других условиях. Это происходит за счет прохождения сгустка электронов (драйвера) через плазму, в результате чего за ним создается пространство с колебаниями плазмы и электрическое поле высокой напряженности. Отсюда и аналогия с кильватерным следом, оставляемым при плавании кораблем за собой.

Это позволило частицам, запускаемым вслед за драйвером, увеличить свою энергию в 400-500 раз, как если бы они разгонялись в обычном ускорителе. Кроме того, в новой установке передача энергии от поля к частицам происходит при меньших потерях энергий.

Длина ускорителя SLAC превышает три километра. Для достижения энергий, приобретаемых частицами в конце тоннеля установки с помощью новой техники потребовалось бы около 20 метров, что в 150 раз короче.

В SLAC кильватерное ускорение изучают в последние 35 лет. К 2007 году специалистам удалось добиться существенного прогресса в этом направлении — они ускорили электроны в пучке с 42 до 85 гигаэлектронвольт. Однако только 1 миллиард из 18 миллиардов частиц получил значительные приращения скорости.

В новом исследовании специалисты усовершенствовали свою установку, в результате чего ее эффективность значительно повысилась. Так, значительно ускорилось уже около 50 процентов электронов одновременно с уменьшением разброса в значении их скоростей.

По мнению исследователей, технологическая задача усовершенствования метода плазменного кильватерного ускорения может привести к сокращению размеров современных ускорителей, в которых получаемая частицами энергия связана прежде всего с длиной тоннеля, в котором происходит разгон частиц.

Обсудить
Наука и техника00:0317 сентября
Перед парадом вермахта и Красной армии в Бресте

«Появилась бы "бандеровская Украина" под контролем Германии»

Зачем Сталин подружился с Гитлером и устроил парад Красной армии с вермахтом
01:48Сегодня
Русские идут
Морган Фримен и бывший главный разведчик ищут доказательства войны России и США
Свобода для скотовода
В лучшем городе США изгнали политиков с полицейскими и погрязли в хаосе
«Увидел чеченца и понял — будут унижать»
Бежавший в Германию российский гей захотел дать эмиграции задний ход
С рейхом в сердце
Любители кайзера, фюрера и Великой Германии наводят ужас на простых немцев
Mazda CX-5 и Renault Koleos против VW Tiguan и Skoda Kodiaq
Четыре новых кроссовера. Один тест-драйв. Ну, вы поняли
Тест-драйв самого мощного Kia Soul
Длительный тест 204-сильного кроссовера: итоги и сравнение с обычной версией
8 фактов про новый LC Prado
Все, что нужно знать о посвежевшем внедорожнике Toyota прямой сейчас
10 величайших автомобилей Германии
Немецкие автомобили, творившие автомобильную историю