Физики смогут расширить область применения плазменных ускорителей

N+1Наука

Плазменный ускоритель использовали в лазере на свободных электронах

Никита Козырев

Поперечный профиль пучка электронов на выходе из ондулятора. Wentao Wang et al. / Nature, 2021

Китайские физики использовали плазму в качестве ускорительной части лазера на свободных электронах. На созданной установке ученые научились получать мощные и короткие пучки когерентного рентгеновского излучения. Такой результат подтверждает, что плазменные ускорители можно использовать для создания компактных лазеров на свободных электронах. По мнению авторов статьи, опубликованной в Nature, это позволит расширить область применения лазеров на свободных электронах, которые пока что создают только на основе громадных и дорогих радиочастотных ускорителей.

Масштаб предметов и временных отрезков, за которыми в состоянии наблюдать человек, определяется длиной волны и длительностью направленного на объект пучка излучения. Это обусловлено тем, что любая волна (а на самом деле — и частица) не может быть использована для наблюдения за предметами, размер которых меньше, чем длина этой волны (в случае частицы — волны Де Бройля). Поэтому, к примеру, простой оптический микроскоп невозможно использовать для изучения объектов размером меньше нескольких микрометров: свет просто «не заметит» такой предмет, так как длина волны видимого излучения не превышает 800 нанометров.

Поэтому для наблюдения за микроскопическими объектами или процессами ученые вынуждены уменьшать длину волны используемого для этого излучения. Один из способов добиться этого — использовать быстрые электроны, которые интенсивно излучают фотоны при ускоренном движении. Именно на этом принципе основаны лазеры на свободных электронах: в них электроны сначала ускоряют до высоких энергий, а потом пропускают через ондулятор — набор магнитов, который заставляет электроны двигаться по синусоидальной траектории. В процессе такого движения электроны производят излучение, длина волны которого пропорциональна пространственному периоду их колебаний и обратно пропорциональна квадрату их энергии.

Таким образом ученые могут получать короткие (вплоть до фемтосекунд) импульсы мощного когерентного рентгеновского излучения. Такие характеристики позволяют использовать их для изучения самых разных объектов и процессов на очень малых пространственных и временных масштабах в рамках химии, структурной биологии и других областей. Но главным препятствием для повсеместного использования лазеров на свободных электронах остается их дороговизна и размер. Для того чтобы разогнать электроны до необходимых нескольких гигаэлектронвольт,

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Каннибалы 5600 лет назад съели в Атапуэрке 11 человек Каннибалы 5600 лет назад съели в Атапуэрке 11 человек

Ученые проанализировали многочисленные человеческие кости из пещеры Эль-Мирадор

N+1
Игумен Пантелеимон Игумен Пантелеимон

Выпускник мехмата МГУ, программист, интеллектуал стал игуменом

Seasons of life
К концу века диких северных оленей станет на 27-58 процентов меньше К концу века диких северных оленей станет на 27-58 процентов меньше

Как антропогенное изменение климата влияет на численность северных оленей

N+1
Доходы растениеводов пока в плюсе Доходы растениеводов пока в плюсе

Несмотря на сложности прошлого сезона, участники рынка смогли неплохо заработать

Агроинвестор
Большое плавание Большое плавание

Экскурсия по «Планете Океан»

Weekend
Средневековые венгерские архиепископы отказались от осетра в пользу карпа Средневековые венгерские архиепископы отказались от осетра в пользу карпа

Археологи проанализировали рыбьи кости из резиденции архиепископа Эстергомского

N+1
Мощные лазеры могут создавать антивещество, имитируя условия нейтронной звезды Мощные лазеры могут создавать антивещество, имитируя условия нейтронной звезды

Как ученые пытаются создать антивещество

Популярная механика
Бренд-шеф ресторанов «Урюк» — о плове, эмоциях и приходе «Мишлена» Бренд-шеф ресторанов «Урюк» — о плове, эмоциях и приходе «Мишлена»

Алексей Подлесных, бренд-шеф «Урюк» — о том, как рестораны держат марку 15 лет

РБК
Игра Бакмана: эссе автора Игра Бакмана: эссе автора

Фредрик Бакман написал эссе о том, как тренировал футбольную команду дочери

Esquire
Материал из целлюлозы многократно поменял форму от погружения в воду Материал из целлюлозы многократно поменял форму от погружения в воду

Аналог пластика, которому можно придать любую форму, просто опустив в воду

N+1
10 самых популярных российских фильмов на IMDb 10 самых популярных российских фильмов на IMDb

Странички с какими нашими фильмами посещают на главном киносайте планеты

Maxim
«Король-солнце»: блеск и затмение абсолютизма «Король-солнце»: блеск и затмение абсолютизма

Людовик XIV превратил Францию в супердержаву, но страна стала клониться к упадку

Дилетант
Семейный гарем: как Потёмкин сделал из племянниц любовниц Семейный гарем: как Потёмкин сделал из племянниц любовниц

Любовные похождения князя Григория Потёмкина удивляли и шокировали общество

Cosmopolitan
Ламинирование бровей: что нужно знать о процедуре Ламинирование бровей: что нужно знать о процедуре

Чем российская процедура ламинирования бровей покорила весь мир?

РБК
Российские археологи нашли в Фанагории древний клад из 80 монет Российские археологи нашли в Фанагории древний клад из 80 монет

Артефакты относятся к VI веку нашей эры

N+1
Да это же токсичные отношения! Истории любви, которые мы напрасно идеализируем Да это же токсичные отношения! Истории любви, которые мы напрасно идеализируем

Взгляни на знакомые любовные истории под другим углом

Cosmopolitan
Толлундский человек перед смертью поел каши и немного рыбы Толлундский человек перед смертью поел каши и немного рыбы

Ученые изучили рацион толлундского человека

N+1
Ялта, парус! Самые романтичные фильмы про каникулы Ялта, парус! Самые романтичные фильмы про каникулы

Романтически фильмы, которые зарядят тебя хорошим настроением

Cosmopolitan
Дар, которого лишился человек: инстинкт самосохранения Дар, которого лишился человек: инстинкт самосохранения

Как природа позволяет людям преодолевать страх небытия

Вокруг света
IT-компании запускают бизнесы в офлайне: зачем им это нужно IT-компании запускают бизнесы в офлайне: зачем им это нужно

IT-гиганты стали продавать продукты, снимать сериалы и предлагать каршеринг

Forbes
Злые языки: дневники иностранцев, изучающих русский язык Злые языки: дневники иностранцев, изучающих русский язык

Интернет-дневники иностранцев, мучающихся с русским языком

Esquire
Динамика квантового транспорта в фрактальных решетках оказалась зависима от размерности фрактала Динамика квантового транспорта в фрактальных решетках оказалась зависима от размерности фрактала

Измерение характеристик квантового транспорта в фрактальных фотонных решетках

N+1
Откуда берутся морщины и как предотвратить их появление Откуда берутся морщины и как предотвратить их появление

Простые советы как избежать появление морщин

Популярная механика
Отдала лучшие годы! Ошибки, которые совершают в отношениях женщины разных знаков Отдала лучшие годы! Ошибки, которые совершают в отношениях женщины разных знаков

Давай посмотрим, какие ошибки чаще всего совершают знаки в отношениях

VOICE
Кошки против собак: выбор домашнего питомца разрушил отношения пары Кошки против собак: выбор домашнего питомца разрушил отношения пары

Как разногласия, касающиеся домашних питомцев, могут разрушить отношения

Psychologies
Стюардесса Стюардесса

Стюардессы – о плюсах и минусах своей профессии

Лиза
Подводные камни сделок с материнским капиталом Подводные камни сделок с материнским капиталом

Юридические нюансы сделок с маткапиталом

СНОБ
«Синдром главного героя» захватил поколение Z? «Синдром главного героя» захватил поколение Z?

Мы загружены в матрицу, только т-с-с!

Playboy
11 роковых ошибок твоего резюме: зачем нужны саммари и ключевые слова 11 роковых ошибок твоего резюме: зачем нужны саммари и ключевые слова

Эксперт: какие ошибки в резюме допускают соискатели и как их избеажть?

Cosmopolitan
Растения никогда не поработят людей. Правда же? Растения никогда не поработят людей. Правда же?

Что растения могут предъявить против людей?

Популярная механика
Открыть в приложении