В Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН проходит собрание международной коллаборации AWAKE, на котором обсуждается новый принцип ускорения заряженных частиц, использующий плазму и протонный пучок. Это может открыть путь к созданию коллайдеров нового типа, где увеличение энергии не будет сопровождаться ростом размеров установок.

"Эксперимент AWAKE основывается на коллективных методах ускорения пучков заряженных частиц. Несмотря на то, что о таких методах заговорили еще в 50-х годах прошлого столетия, тема оказалось настолько сложной, что до сих пор не существует конкретных установок, которые бы их использовали. Все работы носят экспериментальный характер, - рассказывает заместитель директора ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Евгений Борисович Левичев. - Если этот метод удастся реализовать, то ускорители, занимающие сейчас десятки, сотни километров, можно будет делать в масштабе нескольких метров. Это коренным образом изменило бы ландшафт ускорительной физики".

Кроме установок для фундаментальных экспериментов, метод может позволить создавать супер-коллайдеры для прикладного использования. Например, сегодня всерьез рассматриваются основанные на подобных разработках ускорители протонов, которые могли бы применяться для лечения рака.

"Я долгое время работал в области физики высоких энергий, и там в последние 50 лет прогресс обеспечивался увеличением размеров установок. Сейчас, видимо, он упирается в некий предел. Подобный метод может позволить преодолеть это ограничение и увеличить энергию при установках разумных размеров и, соответственно, продвинуть таким образом границы понимания фундаментальной физики, - комментирует директор Института физики им. Макса Планка (Мюнхен, Германия), руководитель коллаборации Аллен Калдвелл. - Идея коллективных методов ускорения не нова, в частности, очень успешно развивается направление в области лазерных методов ускорения, но наш проект является уникальным, поскольку здесь используются протонные пучки, которые имеют гораздо бОльшую энергию".

В декабре 2016 года в эксперименте AWAKE была зафиксирована модуляция плотности высокоэнергичного протонного пучка на выходе из плазменной секции. Это свидетельствует о наличии в плазме очень сильного электромагнитного поля и открывает путь к дальнейшему использованию протонных пучков для ускорения частиц в плазме. Протонный пучок выступает драйвером: двигаясь в плазме почти со скоростью света, он создает за собой бегущую волну, в которой ускоряются частицы.

О способности плазмы выдерживать огромные электрические поля известно давно. Сложность в том, чтобы применить ее на практике и создать плазменный ускоритель гораздо меньших размеров и большей энергии, нежели доступна сегодня. Несколько научных групп уже показали, что можно ускорять частицы в плазменной волне, создаваемой короткими лазерными импульсами или электронными сгустками. Цель эксперимента AWAKE - продемонстрировать возможность создавать нужную волну протонным пучком - самым мощным источником энергии, пригодным для этих целей.

В этом эксперименте ИЯФ отвечает за теорию, моделирование, предсказание, делает большую часть теоретической работы. Значительная часть идей, которые лежат в основе AWAKE, принадлежит исследователям ИЯФ - в частности, метод расчета взаимодействия пучка с плазмой, разработанный группой Константина Владимировича Лотова.

"AWAKE - это демонстрационный эксперимент, он направлен на то, чтобы показать принципиальные возможности этого метода ускорения, но в дальнейшем мы хотим разработать более практические приложения для использования его в конкретных целях ускорительной физики", - говорит технический координатор проекта ЦЕРН Эдда Гшвендтнер.

"Наш метод основан на эффекте самомодуляции пучка в плазме. Раньше никто не наблюдал этого явления, а мы в декабре прошлого года получили возможность его зафиксировать. AWAKE сам по себе интересен новой физикой плазмы, но также очень важно, что он поддержан именно ЦЕРН-ом, так как там действительно строят и применяют ускорители высоких энергий. Если метод окажется успешным, то, возможно, он будет использован в постройке электрон-протонного коллайдера ЦЕРН", - отмечает координатор экспериментальной части проекта, ведущий научный сотрудник Института физики им. Макса Планка Патрик Муггли.

"Хоть наш проект и называется экспериментом, на самом деле мы стараемся уменьшить элемент случайности и заранее с наибольшей точностью предсказать результат. Если сделанные для AWAKE прогнозы подтвердятся, в теории можно будет делать новый шаг к следующим полезным ускорителям", - рассказывает координатор проекта по теории и моделированию главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Константин Владимирович Лотов.

Первый этап эксперимента, направленный на демонстрацию взаимодействия протонов и плазмы, которое приводит к формированию структур, подходящих для ускорения электронов, будет длиться до конца 2017 года. Если все получится, следующим этапом станет инжекция ускорения электронов в этих плазменных волнах, что займет еще один год, а потом ЦЕРН закроется на два года для обновления оборудования.

Источники

Сибирские физики разработали технологию уменьшения размера коллайдеров
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 09/03/2017
ЦЕРН приблизился к созданию ускорителя на основе идей российских ученых - новости на сегодня 09.03.2017
News2world.net, 09/03/2017
CERN создаст ускоритель частиц на основе разработок российских ученых
Пронедра (pronedra.ru), 09/03/2017
ЦЕРН приблизился к созданию ускорителя на основе идей российских ученых
Новости@Rambler.ru, 09/03/2017
ЦЕРН приблизился к созданию ускорителя на основе идей российских ученых
Profi-news.ru, 09/03/2017
ЦЕРН приблизился к созданию ускорителя на основе идей российских ученых
РИА Новости, 09/03/2017
Размеры ускорителей будущего будут составлять несколько метров
Наука в Сибири (sbras.info), 09/03/2017
Сибирские физики разработали технологию уменьшения размера коллайдеров
Новости@Rambler.ru, 09/03/2017
ЦЕРН приблизился к созданию ускорителя на основе идей российских ученых
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 10/03/2017
ЦЕРН приблизился к созданию ускорителя на основе идей российских ученых
Всемирная Россия (vseruss.com), 10/03/2017
Разработки российских ученых будут использованы в создании коллайдера ЦЕРН
Infonex.ru, 09/03/2017
ЦЕРН приблизился к созданию ускорителя на основе идей российских ученых
Москва.ру (mockva.ru), 09/03/2017
ЦЕРН создает коллайдер нового типа на основе идей российских ученых
Новости регионов России (skoronovosti.ru), 10/03/2017
Ученые из Новосибирска разработали альтернативу адронному коллайдеру
Аргументы и Факты (nsk.aif.ru), 10/03/2017
ЦЕРН приблизился к созданию ускорителя на основе идей российских ученых
Ассоциация государственных научных центров Наука (agnc.ru), 10/03/2017
Новосибирские ученые разрабатывают уменьшенную версию коллайдера
Vestisibiri.ru, 10/03/2017
Новосибирские ученые разрабатывают уменьшенную версию коллайдера
Новости@Mail.ru, 10/03/2017
Новосибирские физики примерили роль Нострадамуса
Novosibirskvesti.ru, 10/03/2017
Новосибирские физики примерили роль Нострадамуса
Официальный сайт г. Новосибирск (nsknews.info), 10/03/2017
Новосибирские корни европейского "Пробуждения"
Академгородок (academcity.org), 10/03/2017
Новосибирские ученые разрабатывают компактную версию ускорителя частиц
1nnc.net, 10/03/2017
Новосибирские физики разработали альтернативу адронному коллайдеру
RuNews24 (runews24.ru), 10/03/2017
Специалисты ИЯФа рассказали о новом принципе ускорения заряженных частиц
Академия новостей (academ.info), 10/03/2017
Ученые разработали альтернативу адронному коллайдеру
7news.in.ua, 11/03/2017
Ученые разработали альтернативу адронному коллайдеру
Все новости (all-news.net), 11/03/2017
Ученые разработали альтернативу адронному коллайдеру
Vybory.org.ua, 11/03/2017
Ученые разработали альтернативу адронному коллайдеру
MIGnews.com, 11/03/2017
Новосибирские физики разработали альтернативу адронному коллайдеру
Новости регионов России (skoronovosti.ru), 11/03/2017
Ученые разработали альтернативу адронному коллайдеру
Центральный еврейский ресурс SEM40 (sem40.ru), 11/03/2017
Сибирские ученые запустят коллайдер для "новой физики" в 2026 году
Государственные Вести (gosnews.ru), 12/03/2017
Размеры ускорителей будущего будут составлять несколько метров
АНО Модернизация (i-russia.ru), 13/03/2017
Размеры ускорителей будущего будут составлять несколько метров
Российская академия наук (ras.ru), 13/03/2017
Размеры ускорителей будущего будут составлять несколько метров
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 14/03/2017
Размеры ускорителей будущего будут составлять несколько метров В Институте ядерной физики им.
Polpred.com, 14/03/2017
Разработки сибирских ядерщиков легли в основу компактного ускорителя ЦЕРН
Байкал 24 # Наука (baikal24-nauka.ru), 22/03/2017
Разработки сибирских ядерщиков легли в основу компактного ускорителя ЦЕРН
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 22/03/2017
Европейский центр ядерных исследований заинтересовался разработками российских ученых
Научная Россия (scientificrussia.ru), 22/03/2017
ЦЕРН приблизился к созданию ускорителя на основе идей российских ученых
Nanonewsnet.ru, 22/03/2017
КОЛЛАЙДЕР ПОД РУКОЙ
Российская газета, 05/04/2017

Похожие новости

  • 05/03/2018

    Супер чарм-тау фабрика поможет выйти на новую физику

    ​Реализация проекта Супер чарм-тау фабрики в Новосибирске подтолкнет развитие технологий, необходимых для создания коллайдера, поспособствует решению мюонной проблемы и, возможно, решит загадку антиматерии и поможет выйти на новую физику.
    638
  • 05/09/2018

    Европейцы покушаются на основы физического мира

    ​К концу 2030-х годов на смену Большому адронному коллайдеру (БАК) придет Будущий циклический коллайдер. Для него посреди Европы построят кольцевой тоннель длиной сто километров. Без такой установки невозможно досконально исследовать бозон Хиггса и найти новую физику, уверяют ученые.
    307
  • 04/01/2017

    Российские физики объединятся для создания в Сибири суперколлайдера

    Физики российских НИИ, которые сейчас участвуют в создании коллайдера NICA в подмосковной Дубне, планируют объединиться для реализации перспективного проекта в Институте ядерной физики (ИЯФ, Новосибирск), сообщил РИА Новости замдиректора сибирского института Евгений Левичев.
    904
  • 27/11/2016

    В Новосибирске создадут систему электронного охлаждения для коллайдера NICA

    ​​Ученые Института ядерной физики имени Г.И Будкера (ИЯФ СО РАН) изготовят систему электронного охлаждения и каналы транспортировки пучков для коллайдера NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility), сообщает пресс-служба ИЯФ СО РАН.
    1208
  • 28/12/2015

    Проект новосибирских ученых ляжет в основу "коллайдера будущего"

    ​Программа FCC - амбициозный проект создания "коллайдера будущего" с периметром в 100 километров - стартовала в Европейском научном центре ядерных исследований в 2014 году.Проект, разработанный учеными Института ядерной физики Сибирского отделения РАН, принят за основу для разработки самого большого в мире циклического "коллайдера будущего" (FCC), который планируется реализовать в Европейском научном центре ядерных исследований ( ЦЕРН ) в Швейцарии, сообщил журналистам замдиректора по научной работе института Евгений Левичев.
    1432
  • 11/05/2017

    В CERN состоялось официальное открытие нового ускорителя частиц

    В CERN состоялось официальное открытие нового линейного ускорителя — Linac 4, первого нового ускорителя CERN с момента открытия Большого адронного коллайдера. Он станет первым элементом ускорительного комплекса БАК высокой светимости (HL-LHC), открытие которого запланировано на середину 2020-х годов.
    990
  • 30/06/2017

    Рентгеновский лазер XFEL: мощный, быстрый, европейский

    ​27 000 импульсов в секунду - такая высокая частота повторения делает рентгеновский лазер XFEL уникальной установкой. 100 фемтосекунд - столь короткая продолжительность импульса (одна десятитриллионная доля секунды) открывает новые возможности для изучения химических и биологических систем.
    951
  • 17/09/2018

    Большой адронный коллайдер и фундаментальные вопросы науки

    Россия пока не получила ни одного заказа при модернизации Большого адронного коллайдера, хотя раньше без нее ЦЕРН обойтись в принципе не мог. Ровно десять лет назад в Европейской лаборатории ядерных исследований (ЦЕРН) был запущен Большой адронный коллайдер.
    348
  • 05/09/2018

    Новосибирские физики в борьбе за «полезный» атом

    ​Мы уже обращали внимание на одно парадоксальное обстоятельство. Россия - одна из немногих стран, занимающих ведущие позиции в области ядерной физики. Здесь работают признанные во всем мире специалисты-ядерщики.
    227
  • 06/04/2017

    Германия выделит новосибирским ученым-ядерщикам 30 миллионов евро на совместные научные разработки

    Один из примеров сотрудничества - проект рентгеновского лазера, успешно развивающийся  в Гамбурге. Это оборудование, которое сможет помочь изучить структуру любого вещества одним пучком света, было изготовлено в столице Сибири.
    1264