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

  • 27/08/2019

    Италия, Франция, Германия и ЦЕРН примут участие в реализации проекта коллайдера Супер С-тау фабрика

     Проект электрон-позитронного коллайдера Супер С-тау фабрика Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) получит грант размером 2 млн евро в рамках программы CREMLINplus.  Финансирование начнется в 2020 г.
    962
  • 18/11/2020

    Подписан контракт на производство технологического оборудования для ЦКП СКИФ

    ​​​В соответствии с документом ФИЦ «Институт катализа имени Г. К. Борескова СО РАН» определен как государственный заказчик производства технологического оборудования для Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов», а основным создателем устройств для будущей установки выступит Институт ядерной физики имени Г.
    827
  • 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.
    2413
  • 29/08/2019

    В Новосибирске появится главный российский синхротрон

    В июле Владимир Путин подписал указ о мерах по развитию синхротронно-нейтронных исследований в России. За ближайшие три месяца экспертному сообществу под эгидой Минобрнауки нужно разработать федеральную научно-техническую программу развития синхротронно-нейтронных исследований на 2019–2027 годы.
    1432
  • 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.
    2279
  • 11/06/2019

    Найден способ в полтора раза увеличить область жизни частиц в коллайдере NICA

     Группа ученых Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН, Новосибирск) и Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна) провели оптимизацию динамической апертуры, то есть области устойчивого движения частиц в магнитной структуре коллайдера NICA.
    1116
  • 29/06/2021

    Россия планирует опередить другие страны, создав лучший источник синхротронного излучения

    ​Институт ядерной физики им Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) продемонстрировал первые серийные изделия для уникального проекта ЦКП «СКИФ». Ими стали магниты бустерного синхротрона, которые созданы на экспериментальном производстве ИЯФ СО РАН.
    312
  • 28/12/2018

    Проект Супер С-тау фабрики получит международную поддержку

    Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН представили обновленный вариант проекта электрон-позитронного коллайдера Супер С-Тау фабрики, рассмотренный на международном совещании. Супер С-Тау фабрика — это электрон-позитронный коллайдер, который планируется построить на территории ИЯФ СО РАН.
    2008
  • 04/12/2019

    Фундаментально, Хиггс!

    ​К каким открытиям могут привести ученых возбужденные барионы, как отличить интересные столкновения протонов на БАКе от ничем не примечательных и сколько заплатит Европа за сооружение нового коллайдера в Сибири? Ответы на эти и другие интригующие вопросы — ​в очередном обзоре достижений ученых в области физики элементарных частиц.
    794
  • 22/01/2019

    Зачем в Европе хотят построить новый коллайдер?

    ​Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН) работает над концепцией нового коллайдера, который будет больше и мощнее ставшего знаменитым БАК. Разбираемся, для чего он нужен. В поисках Новой физикиКогда на Большом адронном коллайдере (БАК) был открыт бозон Хиггса, физики сразу заговорили, что теперь им необходима установка для более тщательного его изучения.
    1991