Настольный синхротрон - реальность

На модерации Отложенный Первый настольный синхротронный ускоритель частиц в скором времени появится в свободной продаже. Используя лазер и систему магнитов, интернациональная команда ученых собрала источник синхротронного излучения, который способен создавать интенсивные ультракороткие импульсы рентгеновского излучения, идеально подходящие для изучения структуры большинства материалов.

В настоящее время синхротроны пользуются колоссальным спросом во многих областях науки: от анализа биологических молекул для травления электронных компонентов, до изучения структуры ископаемых окаменелостей. Единственным неудобством при этом оставались огромные размеры синхротронных источников, имеющие протяженность более 100 метров (см. рис.).

Команда ученых во главе с Жарозински (Jaroszynski) предложили совершенно иную конструкцию ускорителя элементарных частиц. Вместо традиционного кольцевого расположения магнитов и СВЧ-резонаторов, они решили использовать технологию плазменного ускорения, в результате которой, мощный лазерный луч создает волны ионизированного газа или плазмы.

С помощью этих волн электроны разгоняются до необходимых энергий и, пройдя через систему магнитов, называемых ондулятором, излучают электромагнитные волны. При этом для разгона электрона до энергий, необходимых для генерации видимого излучения, требуется всего лишь несколько миллиметров плазмы.

Но исследователи пошли дальше. Используя тонкую сапфировую трубку в несколько сантиметров длиной, наполненной плазмой, им удалось разогнать электроны до умопомрачительных энергий в 1 млрд. вольт. При таких высоких энергиях электроны излучают в рентгеновском диапазоне, который необходим для изучения структуры материала. Частота импульсов излучения равная 10 фемтосекунд достаточна даже для регистрации химических процессов.

Самой дорогой частью установки является сверхмощный лазер, в настоящее время его цена колеблется от 1 до 2-х миллионов фунтов стерлингов. Но это оправданная цена за первый в мире настольный синхротрон.