Лазерный ускоритель нового поколения

Ученым национальной лаборатории Министерства энергетики США удалось ускорить субатомные частицы  высоких энергий с помощью лазерного ускорителя. Они утверждают, что развили ускорение энергии около 4.25 гига электрон-вольт. Ускорение этой величины коррелирует с ростом энергии в  1000 раз больше, чем возможно традиционными  и очень большими  ускорителями.

Самый большой  адронный коллайдер, находящийся около Женевы на границе Швейцарии и Франции,  около 17 км в окружности и ускоряет частицы путем ряда последовательных, модулированных электромагнитных полей, содержащихся в полости металла. Однако энергия около 100 мега электрон-вольт на метр может нарушить полости металла трубы ускорителя  и начать распадаться.

Для сравнения лазерные  ускорители достигают мировой рекорд путем ускорения электронов внутри трубки с плазмой  длиной  9 см до скорости, которая обычно может развить ускоритель длиной несколько километров.

 Чтобы быть справедливым к традиционным ускорителям, лазерно плазменные ускорители работают на  совершенно ином подходе для захватывания  частиц добавляя  такие огромные энергетические уровни. В этом случае эксперимент был реализован с помощью одного из самых мощных лазеров в мире, ускорителя лазерной лаборатории Беркли (Белла). Эта лазерная система производит луч света с силой  эквивалентной  квадриллиону Вт мощности (единицы: петаватт). Исследователи Беркли используют очень маленькие трубки, как солома, которые  содержат плазму их ускоритель частиц. Хотя, в этом первоначальном эксперименте, они были ограничены импульсами  0,3 PW или 300 000 гигаватт.

Лазеры  на этом принципе сейчас   производят около 300 мега электрон-вольта, который показывает огромную мощность  с новой системой, даже тогда, когда используется только доля потенциала. Принцип действия лазерно-плазменного ускорителя  освещаться довольно широко.

Лазерная энергия от Белла через плазму производит огромные волны энергии  и ускоряет свободные электроны в плазме состояния высоких энергий. Исследователи сравнивают этот процесс, как серфер на доске для серфинга набирает скорость во время скольжения на океанской волне.

Хотя, с точки зрения «серфинга» электрон мчится вдоль волны со скоростью в многие миллионы км в час. До выработки таких высоких энергий даже маленький просчет может привести к катастрофе. Исследователи ищут методы для моделирования различных параметров и проверяют их теорию заранее, чтобы повлиять на общий результат эксперимента. Также  запускаются компьютерные симуляции до начала настройки реальных испытаний.лазер ускоряет

Работа с лазерными ускорителями потребует создание и проверку новой техники плазмы для  канала формирования и управления, особенно в ближайшем будущем, чтобы  производить ускорение энергии эквивалентно 10 гига электрон-вольт.

Для ускорения электронов на эти виды энергии, исследователям будет необходимо еще более точный контроль плотности плазмы, содержащейся в трубе, через которую проходит лазерный свет.