ГЛАВНАЯ » 2013 » Июнь » 25 » Ученые-физики создали мощный "настольный" ускоритель частиц
21:07
Ученые-физики создали мощный "настольный" ускоритель частиц
Когда речь заходит об ускорителях частиц, сразу возникают мысли об огромных, можно сказать, монументальных, и невероятно сложных научных установках, достаточно вспомнить только Большой Адронный Коллайдер (БАК), длина кольца которого равна 27 километрам. Но, благодаря развитию современных технологий, появлению новых методов проведения научных исследований ускорители частиц будут становиться со временем компактней и мощней. Ярким примером этому является работа ученых-физиков из Техасского университета в Остине (University of Texas at Austin), которые создали настольный вариант ускорителя частиц, мощность которого, энергия, до которой он может разогнать частицы, эквивалентна мощности традиционного линейного ускорителя, длиной в сотни метров.
Достижение техасских ученых представляет собой огромный шаг, который позволит пользоваться лазерно-плазменыыми ускорителями частиц, мощностью от нескольких до нескольких десятков гигаэлектронвольт, в лабораториях по всему Земному шару. Следует напомнить, что гигаэлектронвольт (ГэВ) - это количество энергии, которое потеряет или получит электрон, преодолевая разность электрических потенциалов в 1 миллиард Вольт.
Для того, чтобы получить высокоэнергетические электроны, ученые использовали метод лазерно-плазменного ускорения, который заключается в "стрельбе" коротким, но чрезвычайно мощным импульсом лазера Texas Petawatt Laser по облаку газообразной материи. Такой метод был изобретен в 1970-х годах, но отсутствие в прежние времена мощных лазеров позволяло лишь создавать ускорители частиц, максимальная мощность которых не превышала значения в 1 ГэВ.
Главная вакуумная камера ускорителя
"Нам удалось ускорить приблизительно пятьсот миллионов электронов до энергии в 2 ГэВ на расстоянии всего около одного дюйма (2.54 сантиметра)" - рассказывает Майк Доунер (Mike Downer), профессор физики в Техасском университете, - "До настоящего времени достижение такого уровня энергии потребовало бы использования линейного ускорителя, длина которого превышает длину двух футбольных полей. Масса такого ускорителя приблизительно в 10 тысяч раз больше массы нашего настольного варианта ускорителя".
Ученые утверждают, что за следующие несколько лет ими будут разработаны новые малогабаритные ускорители частиц, которые на расстоянии в несколько дюймов будут способны разогнать электроны до энергии в 10 ГэВ. А к концу десятилетия, возможно, им удастся создать ускоритель таких же габаритов с энергией до 20 ГэВ.
Новый малогабаритный ускоритель электронов с энергией в 2 ГэВ может служить для получения импульсов рентгеновского излучения, длительностью около одной фемтосекунды, что соответствует временному масштабу, на котором происходят колебания молекул и протекают самые быстрые химические реакции. Получив рентгеновский луч высокой яркости, соответствующий яркости, которую можно получить на больших ускорителях, многие исследователи смогут заняться изучением строения молекул и атомов, не выходя из стен собственных лабораторий и не тратя на это огромных сумм денег, что несомненно станет толчком к развитию некоторых областей науки и техники.
