Ученые придумали, как сделать компактный мощный ускоритель частиц лазером
Механизм создания кильватерного ускорителя электронов сверхвысоких энергий придумала группа ученых из Лаборатории лазерной энергетики Университета Рочестера, рассказал руководитель группы Джон Паластро, 3 апреля сообщает портал Phys.org.
В статье, опубликованной в Physical Review Letters, ученые описали метод формирования интенсивного лазерного излучения таким образом, что электроны ускоряются до рекордных энергий на очень коротких расстояниях. По их словам, установка может быть в 10 тысяч раз меньше традиционного кольцевого синхротрона при сходной энергии частиц.
Для сравнения, длина кольца Большого адронного коллайдера составляет почти 27 километров. Паластро же предполагает, что их лазерная установка может быть по размеру сравнима с длиной обеденного стола. Правда, разгонять она должна не протоны, а электроны.
Ускоритель электронов, описанный исследователями, использует инновационную технику для формирования формы лазерных импульсов, чтобы их пики могли двигаться быстрее скорости света. Сами фотоны при этом скорость света не превышают, но меняется плотность распределения энергии в импульсе.
«Эта технология может позволить электронам ускоряться сверх того, что возможно с современными технологиями», — заявил соавтор статьи Дастин Фрула.
Чтобы создать лазерные импульсы, исследователи разработали схему новой оптической установки, напоминающей круглый амфитеатр с «шагами» по длине волны, используемыми для создания временной задержки между концентрическими кольцами света, излучаемого мощным лазером.
В обычной линзе луч света фокусируется в пятно. Исследователи предлагают использовать линзу экзотической формы, чтобы каждое кольцо света фокусировалось на разном расстоянии от линзы, создавая линию высокой интенсивности вместо пятна.
Благодаря новой схеме фокусировки ученые решили одну из проблем кильватерных ускорителей, когда ускоряемые электроны быстро выходят из области действия лазерного импульса и перестают ускоряться.
Лаборатория лазерной энергетики Университета Рочестера уже работает над воплощением описанных в статье идей, для чего строит самый мощный в мире лазер под названием EP-OPAL.
