Физиците се приближиха до създаването на лазерен колайдер
Физици от Съединени американски щати за първи път съумяха сполучливо да обединят два „ настолни “ лазерни ускорителя на частици, което отваря пътя за основаването на свръхмощни и доста компактни физически ускорители, способни да съперничат на Големия адронен колайдер по мощ, излиза наяве от публикация, оповестена в сп. Nature.
В началото на 80-те години физиците откриха евентуален метод да понижат размерите на актуалните ускорители на частици, които по повърхност се доближават до микродържави. Те изясниха, че частиците може да се форсират благодарение на лазер, който трансформира неголеми концентрации на материя в плазма и избива електроните от нея.
Уим Лийманс (Wim Leemans) от лабораторията „ Лорънс “ в Бъркли и сътрудниците му означават, че такива компактни ускорители имат внушителна за размерите си мощ – 2,5 гигаелектронволта, която обаче е несъпоставима с мощността на Големия адронен колайдер и други огромни ускорители, способни да форсират частиците хиляди пъти по-силно.
Първите сходни устройства се появиха през 2014 и 2015 година и пред физиците се появи проблем – по какъв начин може да се обединят сходни ускорители в една верига, в която електроните поредно да се форсират до все по-големи сили.
Трудностите с сходно обединяване се заключават в това, че импулсите на лазера и сноповете електрони би трябвало да попадат в облака плазма в доста тъкмо избрани шпации от време, с цел да накарат ускоряваните частици да се движат в една посока с почти идентична скорост и сила.
В решаването на този проблем физиците получили непредвидена помощ от нещо напълно нормално – лента от VHS видеокасета, която, оказало се, може да играе ролята на „ плазмено огледало “, пропускащо през себе си ускоряваните електрони, само че непропускащо лазерния лъч и други „ странични артикули “ от процеса на ускоряване.
От противоположната страна на „ огледалото “ по него бие лазерен лъч, който се отразява от неговата повърхнина и придава в допълнение ускоряване на електроните в плазмения облак във втория лазерен ускорител. В момента на ускорението лентата се унищожава и физиците решили този проблем доста превъртайки касетата съгласно работата на ускорителя.
Резултатите от опита към този момент са много скромни – учените са съумели да ускорят вързоп частици до 100 мегаелектронволта във втория блок на ускорителя, което е почти равно на силата на електроните, излизащи от първия възел на устройството. И въпреки всичко създателите на публикацията са обнадеждени от резултата, защото той демонстрира, че концепцията работи.
Според техните калкулации ускорител, сравним по мощ с Големия адронен колайдер, ще има дължина няколкостотин метра. Сега Лийманс и сътрудниците му опитват с по-мощния лазер BELLA в Бъркли, който съгласно очакванията им ще им помогне да доближат рекордното за такива системи ускоряване от 10 гигаелектронволта въз основата на същия двумодулен ускорител.
Лазерно-плазменият ускорител съставлява незначителен резервоар, в центъра на който се намира облак от плазма, представляващ набор от преносими електрони и относително слабоподвижни йони.
Ако по подобен облак се удари със вързоп електрони, то в региона, където те попадат, ще се появи мощно електрическо поле, чиято натегнатост е на порядъци по-висока от тази, която може да се реализира на Големия адронен колайдер или в други нормални ускорители. И в случай че в това поле попадне електрон или друга парченце, то тогава тя се форсира до свръхвисоки стойности за елементи от секундата.
Физиците назовават този способ на ускоряване на частици „ килватерно ускоряване “, заради това, че ускоряваните частици форсират своя бяг, употребявайки „ килватерни “ талази, пораждани в плазмата от първия вързоп електрони.
РИА Новости
