Физики предложили идею плазменно-лазерного ускорителя

Ученые из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли пришли к выводу, что использование лазеров может уменьшить длины ускорителей частиц в тысячи раз. Работа специалистов опубликована в журнале Physics of Plasmas, кратко с ней можно ознакомиться на сайте Phys.org.

Физики рассмотрели идею плазменно-лазерного ускорителя, в котором частицы получают дополнительное ускорение за счет фотонов лазерного пучка. Эти частицы (электроны) создают электрические поля, до тысячи раз сильнее, чем в обычных ускорителях.

Установка, собранная учеными, позволяет на расстоянии менее трех сантиметров разогнать электрон до энергии в один гигаэлектронвольт. Для сравнения, ускоритель SLAC в США имеет длину около трех километров и разгоняет электрон до 50 гигаэлектронвольт.

Основная трудность, с которой сталкиваются ученые, пытающиеся использовать плазменно-лазерный ускоритель, заключается в том, что лазер не может излучать непрерывно: для повторного лазерного импульса необходима перезарядка, которая занимает некоторое время. Для современной физики элементарных частиц необходим лазер, который создавал бы десятки тысяч импульсов в секунду. Например, сегодня мощному лазеру из BELLA требуется одна секунда для перезарядки.

Для решения этой задачи физики предложили использовать систему из нескольких менее мощных лазеров, способную производить до тысячи импульсов в секунду. Однако, здесь возникло затруднение с точной настройкой и синхронизацией работы всего массива лазеров. Также ученые рассматривают возможность ускорения частицы постепенным действием лазерного излучения.

Длина основного кольца Большого адронного коллайдера составляет 26 659 метров. Исследование ученых, в случае успеха, позволит размещать такие объекты, как БАК, на территориях, сравнимых по размерам с футбольным полем, что существенно сократит расходы на финансирование.