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

Японцы сделали роборуку с человеческими мышцами Японцы сделали роборуку с человеческими мышцами

Японские инженеры разработали биогибридную руку с человеческими мышцами

N+1
Как найти первую работу? Как найти первую работу?

Как найти самое первое место работы, чтобы обрести пресловутый опыт?

Psychologies
Паразит из юрского периода подтвердил происхождение скребней от коловраток Паразит из юрского периода подтвердил происхождение скребней от коловраток

Как находка палеонтологов определила систематическое положение скребней

N+1
Битва за плиту: почему большинство шеф-поваров — мужчины и как изменить эту ситуацию Битва за плиту: почему большинство шеф-поваров — мужчины и как изменить эту ситуацию

C какими препятствиями сталкиваются женщины, строящие карьеру в индустрии еды

Forbes
5 советов, как побороть нерешительность и довести дело до конца 5 советов, как побороть нерешительность и довести дело до конца

Нерешительность — одна из самых разочаровывающих и непродуктивных форм поведения

Inc.
6 самых неловких встреч президентов с рок-музыкантами 6 самых неловких встреч президентов с рок-музыкантами

Любой президент мечтает стать рок-звездой и собирать стадионы

Maxim
Recycle Object: Переработанный пластик — это красиво. Новая бижутерия для новых времен Recycle Object: Переработанный пластик — это красиво. Новая бижутерия для новых времен

Полина Череповицкая — как появилась идея создания марки бижутерии из пластика

СНОБ
Цифровой след сотрудника. Новый подход к управлению талантами для повышения эффективности бизнеса Цифровой след сотрудника. Новый подход к управлению талантами для повышения эффективности бизнеса

Что такое цифровой след сотрудника и как его анализировать

СНОБ
Робин Уильямс: 11 интересных фактов об актере Робин Уильямс: 11 интересных фактов об актере

Факты из жизни легендарного актера Робина Уильямса

РБК
Свадьбы и любовницы: личная жизнь Павла Прилучного и других звезд сериала «Клуб» Свадьбы и любовницы: личная жизнь Павла Прилучного и других звезд сериала «Клуб»

Личная жизнь звезд сериала «Клуб»

Cosmopolitan
«Заостряйте конфликт — и делайте это быстро»: Джефф Безос о магии утра и худших в мире решениях «Заостряйте конфликт — и делайте это быстро»: Джефф Безос о магии утра и худших в мире решениях

Два эссе Безоса из книги Invent and Wander

Forbes
12 вещей, которые раздражают твоего кота 12 вещей, которые раздражают твоего кота

Что не любят коты

Maxim
Инбридинг и гемолитическая болезнь плода повлияли на вымирание неандертальцев Инбридинг и гемолитическая болезнь плода повлияли на вымирание неандертальцев

Генетики проанализировали четыре древних генома архаичных людей

N+1
Как прокачать мозг: 20 простых способов стать умнее Как прокачать мозг: 20 простых способов стать умнее

Несколько реальных способов прокачать свои способности

Вокруг света
Одна вокруг света: как работает волонтерская клиника в Гватемале Одна вокруг света: как работает волонтерская клиника в Гватемале

130-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Гватемала

Forbes
Дагестан. Горная порода Дагестан. Горная порода

Дагестан. История про смешение культур в моде

Vogue
Глеб Калюжный – о своем первом альбоме JUN1OR Глеб Калюжный – о своем первом альбоме JUN1OR

Начало музыкального пути с отсылкой к хип-хоп культуре начала 2000-х

GQ
Неизвестные ранее генетические элементы назвали в честь цивилизации Борг Неизвестные ранее генетические элементы назвали в честь цивилизации Борг

Внехромосомные элементы нового типа ассимилировали гены архей

N+1
Накатай мелодию: кто и как пишет музыку к российским фильмам? Накатай мелодию: кто и как пишет музыку к российским фильмам?

Какая музыка заиграет у вас в голове, если мы заговорим о российском кино?

Esquire
Любимка публики Любимка публики

Как танцор из Екатеринбурга заработал $3 млн и дважды попал в рейтинги Forbes

Forbes
От комплиментов до преследований и проституции. Как сервис «‎Авито» стал сайтом для харассеров, секс-рекрутеров и сталкеров От комплиментов до преследований и проституции. Как сервис «‎Авито» стал сайтом для харассеров, секс-рекрутеров и сталкеров

Может ли простое объявление о поиске подработки привлечь секс-рекрутеров?

СНОБ
Немузейный экспонат: как и зачем искусство просочилось в отели и публичные пространства Немузейный экспонат: как и зачем искусство просочилось в отели и публичные пространства

Как гостиничный бизнес приобщился к прекрасному

Esquire
5 способов избежать родительского выгорания 5 способов избежать родительского выгорания

Как понять, что вам грозит родительское выгорание, и предотвратить его?

Psychologies
Суперкар на воде: как создавалась скоростная яхта Tecnomar for Lamborghini 63 Суперкар на воде: как создавалась скоростная яхта Tecnomar for Lamborghini 63

Как итальянская верфь и Lamborghini создали суперкар на воде

Forbes
Игры vs книги: какой формат обучения стоит использовать сегодня Игры vs книги: какой формат обучения стоит использовать сегодня

Почему в мире набирает популярность игровой формат обучения?

Популярная механика
7 суперспособностей человеческого мозга, о которых ты не подозревал 7 суперспособностей человеческого мозга, о которых ты не подозревал

Ученые открывают все новые удивительные способности человека

Maxim
«Браки совершаются на небесах»: что это значит? «Браки совершаются на небесах»: что это значит?

Что имеют в виду современные люди, говоря, что союзы заключаются на небесах?

Psychologies
Подтяжка лица нитями: что нужно знать, перед тем как решиться Подтяжка лица нитями: что нужно знать, перед тем как решиться

Что предпочесть, если вы не готовы смириться с возрастными признаками

Cosmopolitan
Да, здравствует изобилие! Новый «Дастер» теперь доступен с турбомотором и вариатором Да, здравствует изобилие! Новый «Дастер» теперь доступен с турбомотором и вариатором

Проверяем новинку от Рено в деле

Maxim
Край гор и водопадов Край гор и водопадов

Прекрасная Адыгея, где можно полюбоваться фантастическими пейзажами

Лиза
Открыть в приложении