Новосибирск. 30 августа. ИНТЕРФАКС-СИБИРЬ - Ученые Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) поменяют конфигурацию установки плазменного ускорения на основе расчетов, проведенных при участии специалистов Института ядерной физики им.Г.И.Будкера, сообщает пресс-служба ИЯФ.
Отмечается, что в 2018 году в ЦЕРН завершился первый этап эксперимента AWAKE(Advanced proton-driven plasma WaKefield Acceleration Experiment), во время которого была доказана возможность ускорения электронов с помощью волны, создаваемой сгустком протонов в плазме по модели, рассчитанной в ИЯФ.
Согласно первоначальным расчетам, в протонном пучке в тысячи раз больше энергии, чем в самых лучших электронных и лазерных драйверах, что позволяет примерно в 100 раз увеличить энергию электронных и позитронных пучков, доступных в эксперименте, не увеличивая размеры ускорителя.
Для проведения эксперимента AWAKE используется синхротрон SPS - один из ускорителей, обеспечивающих протонами Большой адронный коллайдер. Протоны выпускаются в так называемую плазменную секцию, в которой находится газ рубидий, нагретый до 200 градусов. Пучок протонов, пролетая сквозь плазму, создавал в ней колебания - кильватерные волны, которые и ускоряли электроны.
Традиционный способ ускорения частиц до высоких энергий предполагает использование высокочастотных резонаторов, проходя через которые, пучки ускоряются под действием электромагнитного поля, при этом чем выше необходимая энергия, тем больших размеров требуется ускоритель.
Однако вопреки прогнозам до детектора в конце плазменной секции при некоторых режимах долетело только 0,1% от общего числа выпущенных электронов - в 300 раз меньше, чем рассчитывали ученые.
"В идеале электроны, выпущенные в плазму, должны попасть прямо в ее центр, "поймать" кильватерную волну и, соответственно ускориться, однако расчеты показали, что, проходя через границу плазмы, многие электроны рассеиваются и фактически погибают", - отмечает теоретический координатор проекта AWAKE, главный научный сотрудник ИЯФ Константин Лотов.
Была построена трехмерная модель эксперимента, рассчитанная на суперкомпьютере SuperMUC Phase 1 в суперкомпьютерном центре Гаусса (нем. Gauss Centre for Supercomputing - GCS), который предоставляет вычислительные мощности для немецких и европейских научных организаций.
Модель учитывает множество разных физических эффектов, в том числе рассеяние электронов при пересечении плазменной границы.
"Запуск второй очереди проекта состоится через несколько лет, к этому времени конструкция плазменной секции планируется изменить. Результаты моделирования поведения пучка электронов обязательно будут учитываться при проектировании новой конфигурации", - говорится в сообщении.
