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

У берегов Явы обнаружили обломки черепов поздних эректусов У берегов Явы обнаружили обломки черепов поздних эректусов

Впервые были описаны фрагменты черепов архаичных людей, поднятые у острова Ява

N+1
Как люди теряют деньги на инвестициях в недвижимость Как люди теряют деньги на инвестициях в недвижимость

Основные риски при инвестировании в недвижимость

СНОБ
Снижение конденсационных следов от самолетов назвали важной климатической мерой Снижение конденсационных следов от самолетов назвали важной климатической мерой

Чтобы снизить влияние авиации на климат, лучше сосредоточиться на следах

N+1
«Бумага вне конкуренции». Шеф-редактор издательства МИФ — о книгах по саморазвитию, трендах и отборе произведений «Бумага вне конкуренции». Шеф-редактор издательства МИФ — о книгах по саморазвитию, трендах и отборе произведений

Шеф-редактор МИФ — о книжном рынке, трендах и изнанке книжного процесса

СНОБ
Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость

Как защититься от хамства, не опускаясь до него?

Psychologies
7 сериалов, которые надо посмотреть до конца лета. Выбор Esquire 7 сериалов, которые надо посмотреть до конца лета. Выбор Esquire

Лучшие сериалы, от которых нельзя оторваться

Esquire
Пять миллионов ежегодных смертей за последние 20 лет связали с экстремальными температурами Пять миллионов ежегодных смертей за последние 20 лет связали с экстремальными температурами

Во всем мире каждый год 5083173 смертей связано экстремальными температурами

N+1
Литературное путешествие: 9 романов, действие которых разворачивается в разных городах России Литературное путешествие: 9 романов, действие которых разворачивается в разных городах России

Разные города нашей страны объединены русской литературой

Вокруг света
Орбитальный «СУП(Б)» или несколько абзацев о космическом туризме и его вариациях Орбитальный «СУП(Б)» или несколько абзацев о космическом туризме и его вариациях

Что есть космический полет и какие типы полетов существуют?

Популярная механика
Найдено вероятное место обитания иной галактической цивилизации Найдено вероятное место обитания иной галактической цивилизации

Почему бы не существовать внеземному разуму?

Популярная механика
Мутации в рецепторе умами превратили певчих птиц в сладкоежек Мутации в рецепторе умами превратили певчих птиц в сладкоежек

Птицам пришлось заново приобретать умение распознавать сладкий вкус

N+1
Не довести до развода: 8 способов оживить отношения Не довести до развода: 8 способов оживить отношения

Как вернуть в отношения романтику?

Cosmopolitan
Забудьте про «Элен и ребята»! 8  французских сериалов, которые вас удивят Забудьте про «Элен и ребята»! 8  французских сериалов, которые вас удивят

Французские сериалы, на которые стоит обратить внимание

Cosmopolitan
Мировой феномен и интеллектуальное разочарование: как создавалась «Игра престолов» Мировой феномен и интеллектуальное разочарование: как создавалась «Игра престолов»

Как создавалась одна из самых масштабных киновселенных современности

Forbes
Королевское воспитание от Кейт Миддлтон: чему стоит поучиться у герцогини Королевское воспитание от Кейт Миддлтон: чему стоит поучиться у герцогини

Почему многие считают герцогиню Кембриджскую идеальной мамой

Cosmopolitan
Влияет ли алкоголь на мораль и еще 4 неожиданных факта о пьянстве Влияет ли алкоголь на мораль и еще 4 неожиданных факта о пьянстве

Ученые делают все, чтобы ты мог поумничать на застольях

Maxim
Любишь? Докажи у юриста. Как женщине защитить свои интересы и бизнес при вступлении в брак Любишь? Докажи у юриста. Как женщине защитить свои интересы и бизнес при вступлении в брак

О подводных камнях семейного планирования для женщин

СНОБ
7 психологических уловок, против которых бессилен наш мозг 7 психологических уловок, против которых бессилен наш мозг

Список «багов» в нашем сознании, которые позволяют нами манипулировать

Maxim
Коротко о nocode-сервисах: зачем нужны, чем удобны, для чего не подойдут и где узнать о них больше Коротко о nocode-сервисах: зачем нужны, чем удобны, для чего не подойдут и где узнать о них больше

Коротко о nocode-сервисах

VC.RU
Модная оцифровка: как развивать осознанное потребление с помощью новых технологий Модная оцифровка: как развивать осознанное потребление с помощью новых технологий

Как с помощью онлайн-шопинга совершать экологичные покупки

Forbes
Добро пожаловать в черную дыру Добро пожаловать в черную дыру

Как насчет визита к одной из черных дыр?

Популярная механика
Адвокат, миллионер, подсудимый: чем известен украинский политик Виктор Медведчук Адвокат, миллионер, подсудимый: чем известен украинский политик Виктор Медведчук

Чем известен Виктор Медведчук, кроме кумовства с Путиным?

Forbes
9 способов взбодриться без кофе и энергетиков 9 способов взбодриться без кофе и энергетиков

Как разбудить и привести себя в чувство без кофеина

Maxim
Топ-5 самых интересных псевдонаук Топ-5 самых интересных псевдонаук

Если традиционное знание надоело, всегда есть альтернативы!

Maxim
Хочется только воды и фруктов! Почему в жару опасно мало есть Хочется только воды и фруктов! Почему в жару опасно мало есть

Как летнее «голодание» может нанести организму серьезный ущерб

Cosmopolitan
Мудборд: каким был Уимблдон и теннисисты в семидесятых Мудборд: каким был Уимблдон и теннисисты в семидесятых

Каким Уимблдон был в семидесятые — знаковый период для большого тенниса

Esquire
«Самое главное — гармония внутри» «Самое главное — гармония внутри»

Татьяна Навка всегда в центре внимания

OK!
Вкусовая палитра: 7 натуральных пищевых красителей Вкусовая палитра: 7 натуральных пищевых красителей

Яркие красители обычно являются синтетическими, но бывают и исключения

Вокруг света
5 книг о великих музыкантах 5 книг о великих музыкантах

Подборка книг о великих музыкантах: от Боуи до Владислава Шпильмана

Популярная механика
Кремлевское чтиво: почему публикация «плана помощи Трампу» в The Guardian похожа на правду Кремлевское чтиво: почему публикация «плана помощи Трампу» в The Guardian похожа на правду

России нужна слабая Америка

Forbes
Открыть в приложении