Лазерный ускоритель длиной в несколько миллиметров

12.10.2013

Группа исследователей из нескольких научных центров США разработала и создала в лаборатории прототип лазерного ускорителя с рекордной эффективностью. Устройство размером всего в несколько миллиметров продемонстрировало способность сообщать частицам энергию до 250 мегаэлектронвольт на метр, что в принципе недостижимо на традиционных ускорителях.

Для ускорения электронов физики использовали электромагнитное поле лазерного луча, перпендикулярного вектору ускорения. В обычных условиях попавшая в электромагнитные волны частица будет сначала разгоняться в одну сторону, а потом затормозится и начнет движение в обратном направлении. Чтобы этого избежать, физики создали прозрачный канал переменного сечения - из-за взаимодействия электромагнитного поля с веществом амплитуда волн в нем менялась в зависимости от ширины канала и в узких участках поле оказывалось сильнее, чем в широких.

Подобрав длину широких и узких участков, а также начальную скорость электронов, ученые добились того, что электрон пролетал через узкие участки канала ровно тогда, когда световые волны там разгоняли частицы в нужном направлении. К тому моменту, когда волна доходила до противоположной фазы и начинала тормозить частицы, электрон успевал добраться до широкого фрагмента с меньшей амплитудой поля и поэтому тормозился меньше, чем ускорялся.

ВВобычных ускорителях для разгона заряженных частиц обычно используются электромагнитные волны микроволнового диапазона и они принципиально не могут обеспечить набор энергии больше нескольких десятков мегаэлектронвольт на метр. Лазерная технология обеспечивает на порядок большую эффективность, что, по мнению физиков из Стэнфордских национальных ускорительных лабораторий может привести к революции не только в науке, но и технике. Один из разработчиков, Джоэль Инглэнд, уподобляет переход от обычных ускорителей к лазерным переходу от радиоламп к транзисторам. По его словам, такое сравнение правомерно в частности потому, что для изготовления ускоряющих каналов в прозрачном чипе исследователи использовали те же технологии, которые применяются при производстве микросхем.

Компактные ускорители с энергией электронов в десятки или сотни мегаэлектронвольт могут использоваться для генерации рентгеновского излучения с большой энергией и в виде высокосфокусированного когерентного пучка. Такое излучение сейчас активно используется в материаловедении, биологии (для определения кристаллической структуры белков, а также для просвечивания окаменевших ископаемых), однако рентгеновские лазеры для этих задач нередко занимают целые подземные комплексы с длиной туннелей в несколько километров и стоимостью в сотни миллионов долларов. Пучки с меньшей мощностью и меньшей энергией частиц применяются в медицине для облучения злокачественных новообразований.

<< Назад: Твердотельные накопители Mach Xtreme Express 12.10.2013

>> Вперед: 3.0 USB-накопитель Mushkin Ventura Ultra 11.10.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Дым мешает дождю 18.05.2000 Изучив данные со специального спутника, измеряющего количество облаков и осадков в тропическом поясе Земли, израильский геофизик Даниэль Розенфельд пришел к выводу, что дым мешает образованию дождя. После сильных лесных пожаров в Индонезии весной 1998 года в этом районе снизилось количество осадков. Дело в том, что дождь начинается тогда, когда мелкие капельки в облаке сливаются в более крупные, которые уже не могут держаться в воздухе и начинают падать. Для этого капельки должны быть крупнее 25-28 микронов в поперечнике. Однако дым состоит из мельчайших частиц сажи, предоставляющих влаге удобное место для конденсации. Капельки значительно более мелкие, чем нужно для начала слияния, конденсируются вокруг дымовых частиц и не имеют тенденции к объединению. Розенфельд считает, что и загрязненный городской воздух тоже мешает образованию в облаках крупных капель воды.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026