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 техника
 — 
00:02 19 апреля 2017
Никола Лемери выступает с публичной лекцией по химии

Достали

Зачем простой аптекарь объявил войну могущественным алхимикам
Первый тур отыграли
В финале президентской гонки во Франции — Ле Пен и Макрон
French Foreign Legionnaires carry the coffin of French politician Yves Guena during an official funeral ceremony at the Hotel des Invalides in Paris, France, March 8, 2016 REUTERS/Charles Platiau TPX IMAGES OF THE DAYУтрата масштаба
Франция рискует стать малой европейской страной
Эрдоган, Аллах и Россия
Стоит ли бояться исламизации Турции
Государства Ближнего Востока: что их ждет в XXI веке?
Эксперты РСМД пытаются предсказать будущее арабской государственности
Столица мира
Повседневная жизнь послевоенного Нью-Йорка
Новые машины для старого «Форсажа»
Современные спорткары в раскраске автомобилей из самого первого «Форсажа»
Полу-шоу-багги-стоппер
Забытые концепт-кары: Porsche Panamericana, предвестник купе-кроссоверов
Быстро и просто
Навещаем Михаила Алешина на самой гламурной гонке Indycar
Зверские пикапы
Пикапы, которые подготовлены для жесточайшего бездорожья
Чудеса селекции
Что получится, если скрестить квартиру с дачей: опыт россиян
Шведы поневоле
Исповедь россиянина, живущего в групповой семье
Добро пожаловать в рай
Жилье в Крыму: новую квартиру на полуострове можно купить за миллион рублей
Сносное настроение
Демонтаж жилых домов в Москве: что нужно знать
Вышка светит
Как выглядит частный особняк, побивший мировой рекорд этажности