ЦЕРН готовит испытания нового мини-ускорителя частиц Версия для слабовидящих
ЦЕРН готовит испытания нового мини-ускорителя частиц Печать Email
Новости науки
09.10.2015

Один из самых дорогих научных инструментов в мире – Большой адронный коллайдер был открыт всего семь лет назад, но Европейская организация по ядерной энергии ЦЕРН уже одобрила запуск следующего захватывающего проекта. Новый ускоритель не сможет соревноваться в масштабах с 27-километровым основным кольцом БАК, но в этом и будет заключаться его преимущество.

В существующих коллайдерах для разгона заряженных частиц используют электрические поля, направление которых переключается с высокой частотой. Каждое переключение подталкивает частицы вперёд, придавая им дополнительное ускорение. Но кольца таких ускорителей содержат участки с металлическими стенками, в которых при слишком высокой напряжённости поля происходят электрические пробои. Это ограничение заставляет снижать силу поля и строить длинные разгонные кольца, чтобы адроны успели набрать необходимую скорость перед столкновением.

Изначально ЦЕРН планировал к концу срока эксплуатации БАК в 2030-х годах ввести в строй ещё более исполинский коллайдер. Но последующие расчёты показали, что существующий диаметр кольца близок к пределу, превышение которого во много раз увеличит стоимость проекта. Поэтому учёные обратились к альтернативному решению, которое было предложено ещё в 70-х годах прошлого века.

Кильватерное ускорение подразумевает разгон частиц с помощью потока электронов, протонов или лазерных импульсов, которые, проходя сквозь плазму, заставляют электроны и протоны колебаться в кильватерном следе проходящих разгоняющих частиц.

За лучом или пучком образуются волны колеблющегося заряда (положительно и отрицательно заряженные регионы меняются местами, как волна на воде). Если в нужный момент запустить в этот "коридор" заряженные частицы, они подобно серфингисту будут двигаться вместе с волной, постоянно получая дополнительное ускорение. В результате частицы получают на том же пути в 1000 раз большее ускорение.

На сегодняшний день прототипы плазменных ускорителей были собраны в нескольких научных центрах. И вот самая известная в мире лаборатория физики высокой энергии готовиться создать собственную установку в рамках проекта AWAKE (Advanced Wakefield Experiment).

Её главное отличие от аналогов заключается в том, что в качестве драйвера для раскачки плазмы впервые будут использованы протоны. Они тяжелее электронов, поэтому каждый импульс преодолевает большее расстояние сквозь плазму и создаёт более длинный заряженный туннель, обеспечивающий лучшее ускорение.

Кроме того, такое устройство будет совместимо с БАК, который также настроен на работу с протонами. Именно протонные пучки, генерируемые действующим коллайдером, будут использоваться в первых экспериментах с прототипом.

Общие инвестиции на подготовку концепции AWAKE уже превысили 22 миллиона долларов США. Первые тесты должны быть завершены до конца 2018 года, когда ЦЕРН закроет свои ускорители на переоборудование. К этому времени специалисты должны понять, можно ли преобразовать пучки протонов в короткие импульсы.

В любом случае полученной в экспериментах энергии будет недостаточно для создания плазменных волн, и в будущем новый инструмент должен генерировать гораздо более мощные потоки протонов. Зато размеры такой установки будут во много раз меньше существующих. При этом энергия электронов в плазменном ускорителе длиной всего несколько километров может в шесть раз превосходить расчётные показатели проектируемого Международного линейного коллайдера длиной 31 километр, строительство которого планируется начать в Японии не раньше 2020 года.

Конечно, до практического использования новых ускорителей ещё далеко. Но многие учёные считают, что рано или поздно технология получит распространение не только для экспериментов с элементарными частицами. Со временем размеры плазменных установок могут уменьшиться до нескольких десятков метров. Тогда ускоренные электроны можно будет использовать для накачки лазера в лазерных рентгеновских микроскопах. Полученные световые импульсы будут иметь такую высокую частоту, что с их помощью удастся наблюдать движения отдельных молекул.

Источник - http://www.vesti.ru/doc.html?id=2673149

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта