Большой адронный коллайдер "догнал" ускоритель размером с зажигалку: что произошло

Как известно ускорители частиц играют важную роль в разных физических исследованиях. Но обычно они занимают очень много места. Новый ускоритель частиц, созданный американскими физиками, действительно крошечный по сравнению, например, с Большим адронным коллайдером. Тем не менее ученым удалось сделать то, что способны делать только большие ускорители частиц, пишет ScienceAlert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Matter and Radiation at Extremes, в ходе эксперимента физикам удалось с помощью крошечного ускорителя частиц, создать электронный пучок с энергией 10 млрд электрон-вольт (10 ГэВ) в камере размером всего 10 см. Вся система полностью имеет длину 20 метров.

Для сравнения, длина других ускорителей частиц, которые способны создавать электронные пучки с энергией 10 ГэВ, составляет примерно 3 км, то есть они примерно в 150 раз больше.

Уменьшить общий размер системы ученые смогли, объединив высокоэнергетические ультракороткие лазерные импульсы с газообразным гелием, покрытым наночастицами алюминия. Эти частицы увеличивают энергию электронов, которые оторваны от наночастиц лазером, где они катаются на индуцированных лазером плазменных волнах, как серферы.

В то время как сила этих волн обычно была бы подавляющей, то есть это похоже на то, как водные лыжи преодолевают волны, оставленные лодками, то наночастицы обеспечивают большую стабильность и позволяют уменьшить размер системы.

Ученые объясняют, что в маленьком ускорителе частиц, эквивалентом водных лыж являются наночастицы, которые высвобождают электроны в нужный момент и в нужное время, поэтому все они находятся в волне. Таким образом физики получают больше электронов в волне тогда и там, когда и где им нужно, чтобы они были.

Данный тип ускорителя частиц, который использует лазеры для создания плазменных волн, называется лазерным кильватерным ускорителем. По словам ученых, их улучшенную версию ускорителя можно использовать при изучении полупроводников, тестировании космического оборудования и разработке методов лечения рака.

Все это возможно благодаря тому, как эти ускорители ускоряют электроны до высоких скоростей, создавая энергетические волны электромагнитного излучения, такие как рентгеновские лучи, которые можно использовать для визуализации процессов молекулярного масштаба.

Также Фокус писал о том, что ключевой ингредиент для жизни обнаружен там, где его меньше всего ожидали найти. Ученые обнаружили фосфор в Млечном Пути там, где нет звезд, которые его создают.

Еще Фокус писал о том, что ученые наконец-то выяснили, каким образом у огромного околоземного астероида появляется почти кометный хвост при сближении с Солнцем.