Ученые создали микроускоритель частиц

Физики из Университета штата Техас в Остине создали настольный ускоритель частиц, который может разгонять частицы до таких энергий и скоростей, которые ранее были достижимы только с применением ускорителей длиною в сотни метров и стоившими сотни миллионов долларов.

«Мы ускорили около полумиллиарда электронов до энергий в 2 ГэВ и произвели это на расстоянии около 1 дюйма, — сказал Майк Даунер, профессор физики в Колледже естественных наук. — До сих пор это можно было осуществить только на установках размером в два футбольных поля».

Результаты работы ученых были опубликованы на этой неделе в «Nature Communications». Это новая важная веха, приближающая день, когда лазерные плазменные ускорители мощностью несколько гигаэлектронвольт станут стандартным оборудованием в научно-исследовательских лабораториях всего мира.

Даунер сказал, что электроны, получаемые на созданных малогабаритных ускорителях в 2 ГэВ, могут быть преобразованы в «жесткие» рентгеновские лучи также эффективно, как и те, что получаются от крупномасштабных ускоряющих установках.

Он считает, что при дальнейшем усовершенствовании, они могли бы создать в будущем рентгеновский лазер на свободных электронах, самый «яркий» рентгеновский источник в настоящее время для науки.

Настольный рентгеновский лазер создаст новые возможности для исследователей в области химии и биологии, которые могли бы использовать «яркие» рентгеновские лучи для изучения молекулярной основы материи и жизни на атомарном уровне и в фемтосекундном временном разрешении, без необходимости приезда в крупный национальный центр.

Лазерный импульс приходит сквозь газ и ионизирует его, создавая плазму, и отделяя электроны от ионов фона, и создавая огромные внутренние поля с пространственным зарядом. Далее, заряженные частицы, вылетая из плазмы, попадают в эти внутренние поля, и ускоряются в них почти до скоростей света.