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

Амазонские дельфины помочились в воздух Амазонские дельфины помочились в воздух

Как китообразные используют мочеиспускание для коммуникации

N+1
10 кг за месяц, но какой ценой! Что такое ХГЧ-диета и надо ли на ней худеть 10 кг за месяц, но какой ценой! Что такое ХГЧ-диета и надо ли на ней худеть

ХГЧ-диета действительно помогает быстро сбросить вес, но стоит ли оно того?

Cosmopolitan
Ученые разгадали научную загадку, которая будоражила человеческие умы практически 140 лет! Ученые разгадали научную загадку, которая будоражила человеческие умы практически 140 лет!

Математики доказали, что четырехчастное разбиение Генри Дьюдени оптимально

Inc.
Перепрясть солому в золото: почему женщины чаще страдают депрессией Перепрясть солому в золото: почему женщины чаще страдают депрессией

Отрывок из книги «Кто я без тебя?» Урсулы Нубер о тяжелом бремени женщин

Forbes
Ученые заявили, что дисциплина не поможет побороть лишний вес. Дело в другом Ученые заявили, что дисциплина не поможет побороть лишний вес. Дело в другом

Похудение — это битва, выходящая за рамки чистой силы воли

Inc.
Актриса Сабина Ахмедова: Чтобы происходили перемены, нужны люди Актриса Сабина Ахмедова: Чтобы происходили перемены, нужны люди

Актриса Сабина Ахмедова — о проблемах домашнего насилия и харассмента

СНОБ
Татьяна Шитова. Тысяча жизней Татьяна Шитова. Тысяча жизней

Татьяна Шитова успевает прожить тысячи жизней

Коллекция. Караван историй
Умеют, практикуют Умеют, практикуют

Как прийти к осознанности кратчайшим путем

Harper's Bazaar
Опоссумы-альбиносы стали первыми генетически отредактированными сумчатыми Опоссумы-альбиносы стали первыми генетически отредактированными сумчатыми

Ученые впервые отключили у домовых опоссумов ген Tyr

N+1
Собственный корреспондент «Вокруг света» в Забайкалье: поиски и обретения Николая Янькова Собственный корреспондент «Вокруг света» в Забайкалье: поиски и обретения Николая Янькова

История журналиста, писатель и фотографа Николая Янькова

Вокруг света
Я тебе робот! Героини-киборги, которые слишком уж похожи на людей Я тебе робот! Героини-киборги, которые слишком уж похожи на людей

Женщины захватят мир, но если помогут женщины-киборги, мы сделаем это быстрее

Cosmopolitan
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
Могут ли микробы, поедающие пластик, решить проблему утилизации Могут ли микробы, поедающие пластик, решить проблему утилизации

Биолог надеется найти микроорганизмы, которые помогут решить проблему утилизации

Популярная механика
Нервничаете перед «выходом в люди»? Вот что может помочь Нервничаете перед «выходом в люди»? Вот что может помочь

Вам предстоит большое совещание или корпоратив? Как подготовиться к событию

Psychologies
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
Самые безумные теории заговора про Луну Самые безумные теории заговора про Луну

Нацистские базы, космическая станция инопланетян и авария СССР — мифы про Луну

Maxim
Йога для глаз: 3 простых упражнения, которые полезны для зрения Йога для глаз: 3 простых упражнения, которые полезны для зрения

Йога для глаз – новый тренд, следуя которому можно улучшить здоровье глаз

Cosmopolitan
Безумные завещания, которые оставили после себя известные люди Безумные завещания, которые оставили после себя известные люди

Самые необычные завещания знаменитостей

Maxim
15 главных героев Евро-2020 15 главных героев Евро-2020

Кто запомнился зрителям с Евро-2020?

GQ
Колонизация наоборот: что бы случилось, если бы коренное население Америки завоевало Европу? Фрагмент новой книги Лорана Бине Колонизация наоборот: что бы случилось, если бы коренное население Америки завоевало Европу? Фрагмент новой книги Лорана Бине

Отрывок из романа Лорана Бине — об иллюзорности цивилизационного превосходства

Esquire
Что почитать в отпуске Что почитать в отпуске

Открываем границы литературы, вышедшей за последние два года

GQ
Новые технологии в энергетике: безаварийное электроснабжение предприятий Новые технологии в энергетике: безаварийное электроснабжение предприятий

Методы защиты от аварийных обесточиваний на предприятиях

Популярная механика
«Мой выбор — не гнаться за молодостью и быть счастливой» «Мой выбор — не гнаться за молодостью и быть счастливой»

Нашей героине пятьдесят пять лет, и она уверена, что морщины — это красиво

Psychologies
15 мыслей Кристиана Лубутена 15 мыслей Кристиана Лубутена

Кристиан Лабутен — о подошвах, деньгах и протестах BLM

GQ
Магнитное пересоединение экспоненциально быстро лишило черную дыру магнитного поля Магнитное пересоединение экспоненциально быстро лишило черную дыру магнитного поля

Физики провели моделирование намагниченной черной дыры, окруженной плазмой

N+1
Восполняем дефицит Восполняем дефицит

Каких полезных веществ организму летом особенно недостает?

Лиза
Одна в поле не воин Одна в поле не воин

Интервью с капитаном женской сборной по регби Алёной Тирон

OK!
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
Не только окрошка. Вишисуаз, довга и еще 10 рецептов охлаждающих летних супов Не только окрошка. Вишисуаз, довга и еще 10 рецептов охлаждающих летних супов

Небанальные рецепты летних супов

Cosmopolitan
Команда «Цельсь!»: как Россия переходит от технократического капитализма к бюрократическому Команда «Цельсь!»: как Россия переходит от технократического капитализма к бюрократическому

Технократическая политика превращается в бюрократическую подгонку результатов

Forbes
Открыть в приложении