​Российские и зарубежные ученые заявили о создании пока самого быстрого ускорителя частиц, способного разгонять электроны до сверхвысоких энергий за рекордно короткое время. Его описание представлено в статье в журнале Nature.

"Мы впервые показали, что кильватерное ускорение работает и при использовании пучков протонов. Нам удалось разогнать электроны до 2 гигаэлектронвольт, используя облако плазмы длиной всего в десять метров. Это дает надежду на то, что мы сможем создать односекционные ускорители, способные разгонять частицы до значений порядка ТэВ", - пишут участники коллаборации AWAKE.

На гребне волны

В начале 1980 годов физики нашли потенциальный способ уменьшить размеры современных ускорителей частиц, по площади приближающихся к микрогосударствам. Они выяснили, что частицы можно разгонять при помощи лазера, превращающего небольшие сгустки материи в плазму и выбивающего из нее электроны.

Первые серьезные попытки реализовать эту идею были сделаны не так давно. Пять и семь лет назад российские и американские физики создали "настольные" ускорители, способные разгонять частицы до относительно высоких скоростей и энергий, превышающих один-два мегаэлектронвольт (МэВ).

Как правило, они представляют собой небольшую емкость, в центре которой находится облако из плазмы, похожее по структуре на своеобразный "суп" с фрикадельками. В роли бульона в данном случае выступают небольшие, но подвижные электроны, а кусочков мяса - относительно малоподвижные ионы.

Если по такому облаку ударить пучком электронов или других заряженных частиц, то "бульон" сдвинется, а "фрикадельки" останутся на месте. В результате этого в этой области возникнет очень неоднородное и мощное электрическое поле. Его напряженность на порядки выше того, чего можно достичь на БАК или в других "обычных" ускорителях. И если в это поле попадает электрон или другая частица, то тогда она разгоняется до сверхвысоких энергий за доли секунды.

Физики называют такой способ разгона частиц "кильватерным ускорением" из-за того, что разгоняемые частицы ускоряют свой бег, используя "кильватерные" волны, порождаемые в плазменном "супе" первым пучком электронов.


"Коллайдерная" революция

Алексей Петренко из Института ядерной физики СО РАН в Новосибирске и его коллеги из России и зарубежных стран создали первый рабочий прототип подобного ускорителя, способный решать серьезные задачи, экспериментируя с пучками протонов и облаками плазмы в рамках проекта AWAKE, созданного в ЦЕРН пять лет назад.

Использование пучков протонов в качестве источника кильватерных волн, как объясняют ученые, имеет свои плюсы и минусы. С одной стороны, они обладают гораздо более высокой энергией, благодаря чему частицы будут разгоняться сильнее и быстрее. С другой стороны, ими гораздо сложнее управлять из-за больших размеров подобных пучков, что заставило физиков задуматься о том, как его можно сжать или разбить на части.

Используя компьютерные модели, созданные российскими участниками коллаборации, участники AWAKE смогли разбить пучки протонов, вырабатываемые ускорителем SPS, "сердцем" БАК, на множество маленьких порций, и ввести их в облако из ионов рубидия таким образом, что они порождали кильватерные волны.

Запустив в него пучок электронов низких энергий, ученые проверили, работает ли подобная методика разгона частиц. Реальность превзошла их ожидания - плазменный "серфинг" позволил носителям заряда достичь энергии в 2 ГэВ, что идеально соответствует результатам расчетов Петренко и его коллег.

Дальнейшая оптимизация пучка протонов и того, как устроено облако плазмы, как надеются ученые, позволит им выйти на уровень энергий, сопоставимых с БАК и другими гигантскими ускорителями частиц, уже в ближайшие годы.

Источники

Ученые CERN впервые подтвердили новый метод ускорения частиц
ТК 24 KZ (24.kz), 30/08/2018
В ЦЕРНе установили рекорд темпа разгона электронов в ускорителе
Русский переплет (pereplet.ru), 29/08/2018
Ученые CERN впервые подтвердили новый метод ускорения частиц
Новости@Rambler.ru, 29/08/2018
В ЦЕРНе установили рекорд темпа разгона электронов в ускорителе
123ru.net, 29/08/2018
Ученые CERN впервые подтвердили новый метод ускорения частиц
ТАСС, 29/08/2018
В ЦЕРНе установили рекорд темпа разгона электронов в ускорителе
Mirtesen.sputnik.ru, 29/08/2018
Физики из России и ЦЕРН создали сверхбыстрый ускоритель частиц - новости на сегодня 29.08.2018
News2world.net, 29/08/2018
Физики из России и ЦЕРН создали сверхбыстрый ускоритель частиц
Newsmir.info, 29/08/2018
Физики из России и ЦЕРН создали сверхбыстрый ускоритель частиц
Новости@Rambler.ru, 29/08/2018
Физики из России и ЦЕРН создали сверхбыстрый ускоритель частиц
РИА Новости, 29/08/2018
Физики из России и ЦЕРН создали сверхбыстрый ускоритель частиц
Пульс Планеты 24/7 (puls-planety247.ru), 29/08/2018
Российские физики поучаствовали в создании сверхбыстрого ускорителя частиц
РЫБИНСКonLine (ryb.ru), 29/08/2018
Российские физики поучаствовали в создании сверхбыстрого ускорителя частиц
Взгляд.Ру, 29/08/2018
Разработка российских ученых позволит уменьшить размеры будущих научных установок
Царьград ТВ (tsargrad.tv), 29/08/2018
Физики из России и ЦЕРН создали сверхбыстрый ускоритель частиц
Gazeta.kg, 30/08/2018
В ЦЕРН подтвердили новый метод ускорения частиц на основе расчетов сибирских ученых
Newsmir.info, 30/08/2018
В ЦЕРН подтвердили новый метод ускорения частиц на основе расчетов сибирских ученых - новости на сегодня 30.08.2018
News2world.net, 30/08/2018
Физики из России и ЦЕРН создали сверхбыстрый ускоритель частиц
ИА Объединенная Европа (uenews.ru), 30/08/2018
В ЦЕРН экспериментально подтвердили новый метод ускорения частиц в плазме
Новосибирские новости (nscn.ru), 30/08/2018
В ЦЕРН подтвердили метод ускорения частиц, разработанный сибирскими учеными
РИА Новости, 30/08/2018
В ЦЕРН подтвердили метод ускорения частиц, разработанный сибирскими учеными
Новости@Rambler.ru, 30/08/2018
Физики из России и ЦЕРН создали сверхбыстрый ускоритель частиц
Твоя Свободная трибуна (triboona.ru), 30/08/2018
Физики из России и ЦЕРН создали сверхбыстрый ускоритель частиц
Янтарный остров (yaostrov.ru), 30/08/2018
Новый метод ускорения частиц на основе расчетов сибирских ученых подтвердили в ЦЕРН
ИА Flashsiberia, 30/08/2018
Физики из России и ЦЕРН создали сверхбыстрый ускоритель частиц
Ljnews.ru, 30/08/2018
Новый метод ускорения частиц на основе расчетов сибирских ученых подтвердили в ЦЕРН
БезФормата.Ru Новосибирск (novosibirsk.bezformata.ru), 30/08/2018
Ученые экспериментально подтвердили новый метод ускорения частиц
Regiondv.com, 30/08/2018
Ученые экспериментально подтвердили новый метод ускорения частиц
Известия (iz.ru), 30/08/2018
Впервые ученым CERN удалось подтвердить новый метод ускорения частиц
RuNews24 (runews24.ru), 30/08/2018
В ЦЕРН с участием ИЯФ СО РАН экспериментально подтвердили новый метод ускорения частиц
Наука в Сибири (sbras.info), 30/08/2018
В ЦЕРН подтвердили метод ускорения частиц, разработанный сибирскими учеными
ИА ЭнергоНьюс (energo-news.ru), 30/08/2018
Новосибирские физики ускорили частицы новым способом
Sibnet.ru, 30/08/2018
Физики из России и ЦЕРН создали сверхбыстрый ускоритель частиц
News2 (news2.ru), 30/08/2018
В ЦЕРН подтвердили метод ускорения частиц, разработанный сибирскими учеными
ИнфоМир (infomir59.ru), 30/08/2018
Ученые CERN впервые подтвердили новый метод ускорения частиц
Planet-today.ru, 30/08/2018
Физики успешно испытали новый способ ускорения частиц
Newsmir.info, 30/08/2018
Физики успешно испытали новый способ ускорения частиц
Naked Science (naked-science.ru), 30/08/2018
В ЦЕРН подтвердили метод ускорения частиц, разработанный сибирскими учеными
Империя (imperiyanews.ru), 30/08/2018
Ученые CERN впервые подтвердили новый метод ускорения частиц
Gazeta.kg, 30/08/2018
Физики ЦЕРН экспериментально подтвердили новый метод ускорения частиц
Hi-News.ru, 30/08/2018
Физики успешно испытали новый способ ускорения частиц
Новости@Rambler.ru, 30/08/2018
Ученые CERN впервые подтвердили новый метод ускорения частиц
ИА Объединенная Европа (uenews.ru), 30/08/2018
Ученые CERN впервые подтвердили новый метод ускорения частиц
Янтарный остров (yaostrov.ru), 30/08/2018
В ЦЕРНе экспериментально подтвердили новый метод ускорения частиц
ИА Regnum, 30/08/2018
Физики ЦЕРН экспериментально подтвердили новый метод ускорения частиц
Agkz.ru, 30/08/2018
Физики ЦЕРН экспериментально подтвердили новый метод ускорения частиц
Молодежный портал (dommol29.ru), 30/08/2018
Проект CERN впервые доказал новый метод ускорения частиц на практике
Новое время (novoye-vremya.com), 30/08/2018
Ученые экспериментально подтвердили новый метод ускорения частиц
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 30/08/2018
Проект CERN впервые доказал новый метод ускорения частиц на практике
Версия Инфо (versiya.info), 30/08/2018
В ЦЕРН экспериментально подтвердили новый метод ускорения частиц
Академгородок (academcity.org), 30/08/2018
Ученые CERN впервые подтвердили новый метод ускорения частиц
Твоя Свободная трибуна (triboona.ru), 30/08/2018
Физики ЦЕРН экспериментально подтвердили новый метод ускорения частиц
Topblognews.ru, 30/08/2018
В Европейском центре ядерных исследований впервые подтвердили новый метод ускорения частиц
Вестник (densegodnya.ru), 30/08/2018
Стреляли в спину
Чердак (chrdk.ru), 30/08/2018
БОЗОН ХИГГСА РАСКРЫЛСЯ
Российская газета, 31/08/2018
Ученые смогли увидеть распад самой неуловимой из частиц
Российская газета (rg.ru), 30/08/2018
Физики ЦЕРН экспериментально подтвердили новый метод ускорения частиц
Все о космосе (aboutspacejornal.net), 30/08/2018
В ЦЕРН экспериментально подтвердили новый метод ускорения частиц
Новосибирский государственный университет (nsu.ru), 31/08/2018
Физики успешно испытали новый способ ускорения частиц
Дневники.Ykt.Ru (dnevniki.ykt.ru), 31/08/2018
Новосибирские ученые представили альтернативу адронному коллайдеру
ГТРК Новосибирск, 30/08/2018
Учеными CERN получено впервые подтверждение нового метода ускорения частиц
Агентство по инновациям и развитию (innoros.ru), 31/08/2018
Электроны в кильватере у протонов
Наука и жизнь (nkj.ru), 31/08/2018
Константин Лотов, физик
Огонёк (kommersant.ru/ogoniok), 03/09/2018
Разогнать и перегнать
Огонёк, 03/09/2018
Ученые ТГУ собрали данные для измерения распада бозона Хиггса
ИА Regnum, 03/09/2018
Физики ТГУ участвовали в наблюдении распада бозона Хиггса в CERN
РИА Томск (riatomsk.ru), 03/09/2018
Ученые ТГУ помогали измерять распад бозона Хиггса на b-кварки
БезФормата.Ru Томск (tomsk.bezformata.ru), 03/09/2018
Ученые ТГУ приняли участие в измерении распада бозона Хиггса в CERN
Эксперт-Сибирь (expertsib.ru), 04/09/2018
Томские ученые собрали данные для измерения распада бозона Хиггса на кварки
Kp.ru, 03/09/2018
Ученые ТГУ помогали измерять распад бозона Хиггса на b-кварки
Монависта (tomsk.monavista.ru), 03/09/2018
Томские ученые помогали измерять распад бозона Хиггса на b-кварки
Томский обзор (obzor.westsib.ru), 03/09/2018
Физики центра ядерных исследований провели уникальный эксперимент
Новости@Rambler.ru, 04/09/2018
Физики центра ядерных исследований провели уникальный эксперимент
Российская газета (rg.ru), 04/09/2018
Превратить циклопа в гнома
Российская газета, 05/09/2018
Подгоняемый волной
Навигатор (navigato.ru), 07/09/2018
Российские физики предложили революционный метод ускорения электронов
Regiondv.com, 10/09/2018
Российские физики предложили революционный метод ускорения электронов
Рен ТВ (ren.tv), 10/09/2018
Российские физики предложили революционный метод ускорения электронов
Известия (iz.ru), 10/09/2018
"Фантастические времена уже близки"
Известия (iz.ru), 10/09/2018
В ЦЕРНе разогнали электроны волной протонов в плазме
Независимая газета (ng.ru), 11/09/2018
Физики ТГУ участвовали в сборе данных для измерения распада бозона Хиггса на b-кварки
Научная Россия (scientificrussia.ru), 19/09/2018

Похожие новости

  • 25/06/2018

    Павел Логачев: источник синхротронного излучения будет центром, который объединит разные научные направления

    ​В проекте Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ) уже сейчас задействовано много институтов, а в будущем установка станет крупным центром общего пользования. Представители нескольких научных направлений рассказали, почему источник синхротронного излучения (СИ) важен для Академгородка и его ученых.
    394
  • 09/06/2018

    ИЯФ СО РАН предоставит площадку для лечения

    ​Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН готов предоставить на своей территории площадку для лечения методом бор-нейтронозахватной терапии онкобольных, которым не помогают другие методы. Это должно быть временным решением до появления специализированной клиники, проект которой разрабатывается в Новосибирском государственном университете.
    625
  • 22/09/2016

    В Новосибирске планируют создать клинику для лечения методом БНЗТ

    ​Новосибирский государственный университет в сотрудничестве с российскими и зарубежными научными организациями работает над реализацией масштабного проекта по созданию клиники для лечения глиобластомы мозга и других онкологических заболеваний с помощью метода бор-нейтронозахватной терапии и ускорительного источника нейтронов Института ядерной физики им Г.
    2455
  • 30/08/2018

    Новосибирские ученые знают, как разбить древность на атомы

    Озера, древние книги, иконы, кости мамонтовой фауны или доисторического человека, деревянные колоды из погребений и даже болотный торф - все эти объекты можно точно датировать, определить время их создания, появления на свет или, если речь идет о живом существе, период обитания на Земле.
    223
  • 16/10/2017

    Пассажиров аэропорта Дели проверяет техника, разработанная учеными ИЯФ СО РАН

    Система рентгенографических сканеров Express Inspection, совместной разработкой которых занимался Новосибирский Институт ядерной физики им Г. И. Будкера СО РАН и Орловский завод «Научприбор», проходит апробацию в Индии.
    632
  • 07/03/2016

    В ИЯФ СО РАН разработали ключевые компоненты нового коллайдера

    ​ ​В Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН созданы вакуумные камеры, корректирующие магниты, электроника регистрации и программное обеспечение для установки SuperKEKB, которая монтируется в японской Лаборатории физики высоких энергий (КЕК) в Цукубе.
    2049
  • 03/09/2018

    На пути к бор-нейтронозахватной терапии

    В проект «Академгородок 2.0» вошли сразу две заявки, касающиеся бор-нейтронозахватной терапии — эффективного метода борьбы с неизлечимыми онкологическими заболеваниями. О мерах, которые предпринимаются для того, чтобы проект поскорее воплотился в жизнь, и о том, какие на этом пути есть препятствия, говорили на круглом столе на VI Международном форуме технологического развития и выставке «Технопром».
    307
  • 11/05/2017

    Новосибирские ученые создали модель вулкана с помощью электронной пушки

    ​​Ученые Института ядерной физики (ИЯФ) и Института геологии и минералогии (ИГМ) Сибирского отделения РАН создали первую в мире модель вулканических процессов с помощью уникальной установки для электронно-лучевой сварки.
    990
  • 15/12/2015

    Физики НГУ будут изучать процессы с участием самых легких мезонов

    ​НГУ и Институт ядерной физики СО РАН присоединились к эксперименту KLOE-2 по изучению "легчайших из тяжелых" - сильно взаимодействующих элементарных частиц каонов и пионов, которые относятся к классу мезонов.
    1796
  • 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.
    273