Новости

Опубликовано в журнале "Компьютерра" №39 от 19 октября 2004 года.

Страница 14 из 17. Вернуться на первую страницу.

Настольный ускоритель

Важных результатов, способных в обозримом будущем уместить гигантские и безумно дорогие ускорители физики высоких энергий в размеры обычной лаборатории, достигли три независимые группы ученых из США, Великобритании и Франции. Им впервые удалось получить качественный электронный пучок с энергией несколько сотен мегаэлектрон-вольт в настольном лазерно-плазменном ускорителе попутной волны.

Всевозможные ускорители заряженных частиц, чаще всего электронов, широко используются в самых разных областях науки и техники. И если в телевизоре или мониторе электроны ускоряются разностью потенциалов в несколько киловольт, то гигантские ускорители физики высоких энергий размером несколько десятков километров и стоимостью в миллиарды долларов — машины гораздо более сложные. Дело в том, что при обычном способе ускорения электронов электромагнитным полем в вакууме их удается разогнать лишь на несколько десятков мегаэлектрон-вольт за метр полета. Из-за электрического пробоя в камере приходится создавать гигантские установки, в которых электроны проделывают длинный путь, прежде чем достигнут нужной энергии.

Эти ограничения, в принципе, были сняты в предложенном более двадцати лет назад лазерно-плазменном ускорителе. В нем мощный лазерный импульс создает в плазме — газе из электронов и ионов — крутую волну с огромной напряженностью электрического поля, которая способна «захватить» и ускорить электроны на расстоянии, в тысячи раз меньшем. Однако за двадцать лет экспериментов с различными вариантами этого устройства ученым еще ни разу не удалось получить в нем хорошо сфокусированный пучок электронов с одинаковой энергией. А вылетающие из плазмы в разных направлениях и с разной скоростью электроны практически бесполезны.

И лишь теперь исследователи смогли так согласовать длительность и мощность лазерного импульса с параметрами и геометрией плазмы, чтобы получить электронный пучок хорошего качества. Замечательно, что это удалось сделать сразу трем независимым группам ученых, эксперименты которых близки по сути, но сильно отличаются по параметрам установок и по подходам к проблеме. Всем группам удалось разогнать электроны до энергии порядка сотни мегаэлектрон-вольт в плазменной струе размером всего несколько миллиметров. Это дает надежду, что в недалеком будущем энергию пучка удастся увеличить еще примерно в сто раз и достичь переднего края физики высоких энергий.

Однако и электронные пучки с уже достигнутой энергией, получаемой на сравнительно простой и дешевой установке, помещающейся на лабораторном столе, способны произвести переворот во многих областях физики, химии и биологии. Эти пучки превосходят все известные источники по максимальному току, яркости и малой длительности импульса. На их основе могут быть созданы, например, источники рентгеновского или ультрафиолетового излучения с недостижимыми ранее параметрами. И все это можно использовать для исследований и производства самых разных объектов — от живых клеток до электронных схем. — Г.А.