Новости
Чем больше коллайдер, тем выше энергия столкновения частиц, и тем больше открывается новых областей для исследования. Но ставка на сверхвысокие энергии – это дорого и сложно. Поэтому в физике развиваются другие методы, один из них – кильватерное ускорение, при котором пучок частиц ускоряется электрическим полем плазменной волны, возбуждаемой драйвером. В лаборатории SLAC (США) впервые в мире была измерена долговременная динамика плазменной кильватерной волны. Эксперимент помогли интерпретировать теоретики Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН). Они рассчитали динамику волны до 1500 пикосекунд, что в 40 раз превосходит результаты других теоретических групп. Оказалось, что более 80% начальной энергии волны остаётся в плазме и переходит в энергию ее разлёта. Это делает оценки некоторых параметров будущих кильватерных ускорителей менее оптимистичными, чем считалось ранее. Статья об этом опубликована в Nature Communications.
В эксперименте SLAC, предназначенном для уточнения механизмов кильватерного ускорения, в камеру с газом был направлен электронный пучок, поле которого настолько сильное, что разрывает связи между электронами и ионами атомов газа, в результате чего образуется плазма. В плазме хвостом пучка возбуждается кильватерная волна большой энергии. Также физики пытались установить, каким образом энергия волны перераспределится после её затухания в плазме, и как она покинет камеру. Это нужно для ответа на важный технический вопрос: с какой частотой может работать кильватерный ускоритель, ведь между выстрелами вся энергия предыдущей волны должна быть удалена из камеры. В камеру специальным образом посылали лазерное излучение так, что плазменный канал оказывался для него непрозрачен, что давало тёмное пятно на изображениях. По размерам и скорости роста пятна можно судить, сколько энергии остаётся в плазме, и как быстро она достигнет стенок камеры.
Авторы отмечают, что в моделировании также было замечено много нетривиальных эффектов, объяснением которых они планирует заниматься в будущем. В диагностике текущего эксперимента их было невозможно наблюдать, но они могут сыграть роль в последующих, более тонких наблюдениях.
Пресс-служба ИЯФ СО РАН