Рекордный ускоритель электронов: мощный и очень компактный
Ускорители частиц имеют огромный потенциал для применения в различных областях, таких как полупроводники, медицинская визуализация и терапия, а также исследования в области материалов, энергетики и медицины. Однако, традиционные ускорители требуют огромного пространства, что делает их дорогими и доступными только для небольшого числа национальных лабораторий и университетов.
Недавние исследования, проведенные командой ученых из Техасского университета в Остине, нескольких национальных лабораторий, европейских университетов и компании TAU Systems Inc., привели к созданию компактного ускорителя частиц длиной менее 20 метров. Этот ускоритель способен производить электронный луч с энергией 10 миллиардов электронвольт (10 ГэВ). Сравнительно, в США в настоящее время существуют только два других ускорителя, способных достичь таких высоких энергий электронов, но их длина составляет около 3 километров.
Бьорн "Мануэль" Хегелич, доцент кафедры физики UT и генеральный директор TAU Systems, рассказал о своих достижениях в недавней статье, опубликованной в журнале Matter and Radiation at Extremes. Он отметил, что их ускоритель может достигать высоких энергий в камере размером всего 10 сантиметров. Это открывает новые возможности для использования ускорителей частиц в различных областях.
Команда Хегелича в настоящее время исследует потенциал своего ускорителя, известного как усовершенствованный лазерный ускоритель кильватерного поля, в различных областях. Они надеются использовать его для проверки устойчивости космической электроники к радиации, для получения трехмерных изображений внутренних структур новых полупроводниковых чипов, а также для разработки новых методов лечения рака и передовых методов медицинской визуализации.
Идея лазерных ускорителей кильватерного поля была впервые предложена в 1979 году. Она заключается в использовании мощного лазера для воздействия на газообразный гелий, превращая его в плазму и создавая волны, которые выбивают электроны из газа, образуя высокоэнергетический электронный луч.
Источник:
Константин Аникулаесей и др., Ускорение сгустка высокозарядных электронов до 10 ГэВ в 10-сантиметровом ускорителе кильватерного поля с помощью наночастиц (Constantin Aniculaesei et al, The acceleration of a high-charge electron bunch to 10 GeV in a 10-cm nanoparticle-assisted wakefield accelerator), Matter and Radiation at Extremes (2023). DOI: 10.1063/5.0161687
-------------------------------------