Компактный лазер мощностью в петаватт помог физикам создать сверхкомпактный ускоритель электронов с рекордной на сегодня энергией, что позволит в будущем использовать эту технологию для создания приборов, способных соперничать с Большим адронным коллайдером (БАК), говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
"Большие" ускорители частиц представляют собой огромные комплексы, чьи гигантские размеры необходимы для разгона заряженных частиц при помощи электромагнитных полей. В начале 1980-х годов американские ученые открыли новую методику разгона частиц, в которой ключевую роль играет лазер, превращающий материю в плазму и "выбивающий" из нее электроны. В 2011 году российские ученые заявили, что им удалось создать компактный лазерный ускоритель, способный разогнать электроны до энергии в 1 ГэВ (гигаэлектронвольт).
Группа физиков под руководством Сяомина Вана (Xiaoming Wang) из университета штата Техас в Остине (США) удвоила рекорд своих российских коллег и нашла способ повысить мощность лазерных ускорителей до уровня БАК, изучая возможности нового ультракомпактного петаваттного лазера, созданного в лабораториях этого ВУЗа.
Как отмечают авторы статьи, этот миниатюрный излучатель, способный поместиться на столе, умеет испускать очень "кучные" и короткие порции света в виде импульсов длиной в 150 фемтосекунд (10 в минус 15 степени секунды). Этого времени достаточно для превращения части образца в плазму и ее разгона до сверхвысоких энергий. Интегрировав этот лазер в классическую систему лазерно-плазменного ускорителя, ученые не только смогли получить "разогнанные" электроны с рекордной энергией в 2 ГэВ, но и открыть два неожиданных свойства таких приборов.
Так, их изобретение было менее чувствительным к условиям работы и более управляемым и точным, чем того ожидали ученые. По их словам, эти особенности их прибора открывают дорогу для создания компактных ускорителей электронов, способных соперничать с "большими" братьями.