Физики из Университета Осаки разработали технологию микросоплового ускорения, которая позволяет генерировать протонные пучки с энергией свыше 1 ГэВ в компактных настольных установках.
Традиционные коллайдеры, способные достигать подобных энергий, — это огромные сооружения длиной в километры и стоимостью в миллиарды долларов. Компактные ускорители по рассчетам будут сопоставимы по мощности с гигантскими, но для них требуется в тысячи раз меньше места и куда меньше затрат.
Технология использует микроскопические мишени с сопловидной структурой, которые облучаются ультракороткими и сверхинтенсивными лазерными импульсами. Эти сопла действуют как энергетические линзы, фокусируя мощность на водородном стержне у горловины и создавая квазистатическое электрическое поле, способное разгонять протоны.
Иллюстрация ускорения частиц лазерного луча с помощью микросопла. Изображение: M. Murakami et al., Scientific Reports
В отличие от традиционных лазерных методов, использующих плоские мишени и ограниченных энергиями до 100 МэВ, микросопловая схема позволяет достигать как минимум в 10 раз больших значений. Это показали расчеты и моделирование на суперкомпьютере.
Разработка может найти применение в медицине — для создания компактных и точных систем протонной терапии рака. В фундаментальной науке она позволит моделировать экстремальные астрофизические условия и изучать поведение вещества в сверхсильных магнитных полях.
«Это исследование открывает новые возможности для компактного, высокоэффективного ускорения частиц», — отмечает профессор Масакацу Мураками, соавтор исследования. Ученые планируют подтвердить свои расчеты в лабораторных экспериментах.
Читать далее:
Ракета будет доставлять товары с AliExpress за час по всему миру: ее испытали в Китае
Посмотрите, как на Солнце идет дождь: астрономы увидели это впервые
На селфи марсохода попал неожиданный объект: его заметили не сразу
Иллюстрация на обложке: Masakatsu Murakami