Специалисты ИЯФа рассказали о новом принципе ускорения заряженных частиц

10.03.2017 14:00

С 9 по 11 марта в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН проходит собрание международной коллаборации Awake, в которую входит более ста ученых из 16 научных организаций девяти стран. Цель коллаборации – продемонстрировать новый принцип ускорения заряженных частиц, использующий плазму и протонный пучок для накачки в нее энергии.

9 марта члены коллаборации встретились с журналистами, чтобы рассказать об эксперименте Awake, его значении, планах исследования и первых полученных результатах. На встрече присутствовали сотрудники Европейского центра ядерных исследований, Института физики им. Макса Планка из Германии, ученые ИЯФ СО РАН.

Эксперимент начался в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН), используемое в проекте оборудование делается там. Но значительная часть идей, лежащих в основе эксперимента, принадлежит ученым ИЯФа. Они отвечают за теорию, моделирование и делают большую часть теоретической работы.

На протяжении последних 50 лет рост энергии в физике элементарных частиц достигался за счет увеличения размеров коллайдера (десятки километров). Сейчас ученые достигли некого предела. Новый метод позволит преодолеть это ограничение и увеличить энергию при разумных размерах установок. То есть откроет путь к созданию коллайдеров нового типа.

Awake основан на определенном эффекте взаимодействия плазмы и пучка (самомодуляция пучка в плазме). Подробнее суть метода описал главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН Константин Лотов: «Это ускорение в плазме, которая может обеспечить поля в сотни и тысячи раз больше. Чтобы это поле в плазме возникло, его нужно как-то раскачать. Сделать это не просто. Для того, чтобы в плазме появилось большое поле, нужен очень мощный лазер и хороший электронный пучок или протонный пучок. Протонный пучок в этом списке самый мощный, он способен создать пусть не столь сильное электрическое поле, меньше, чем с помощью лазера, зато на очень большой длине и ускорить частицы до большей энергии. С протонным пучком тяжело работать, когда в нем большая энергия, чтобы повернуть его на какие-то миллирадианы, требуется огромный магнит. И проблема была в том, что те протонные пучки, которые в распоряжении человечества сейчас имеются, они не такие, они в чистом виде не способны в плазме раскачивать поле. И этот эксперимент показывает, что мы используем плазму не только для того, чтоб ускорять частицы, но и для того, чтобы протонный пучок видоизменить нужным образом».

То, что делает коллаборация Awake сейчас, не предназначено для практического применения, это наука будущего. Если эксперимент будет удачным, его результаты найдут применение везде, где используются ускорители заряженных частиц. Метод позволит делать ускорители компактней и меньше.

По словам технического координатора проекта Эдды Гшвендтнер, проект AWAKE одобрили в 2013 году. За два последних года проделана большая работа по производству и установке элементов. В конце 2016 года были получены первые результаты, зафиксирована модуляция плотности высокоэнергичного протонного пучка на выходе из плазменной секции, что свидетельствует о наличии в плазме очень сильного электромагнитного поля и открывает путь к дальнейшему использованию протонных пучков для ускорения частиц в плазме. В этом году ученые планируют продемонстрировать ускорение электронов в этих полях.

Обсуждение темы на Форуме Академгородка

Людмила Нигматулина
Отправить на e-mail