В ЦЕРН экспериментально подтвердили новый метод ускорения частиц в плазме

*** Метод позволит в 100 раз поднять энергию пучков, не увеличивая размеры коллайдеров

Новосибирск. 30 августа. ИНТЕРФАКС-СИБИРЬ - Ученые Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) впервые удалось ускорить электроны с помощью волны, создаваемой сгустком протонов в плазме по модели, рассчитанной в Институте ядерной физики им.Г.И.Будкера (ИЯФ, Новосибирск), сообщает пресс-служба ИЯФ.

"Электроны с начальной энергией 19 МэВ пролетели в плазме 10 метров и увеличили энергию более чем в 100 раз - до 2 ГэВ. Новый способ позволит уменьшить размеры, а значит и затраты на строительство будущих установок", - говорится в сообщении.

В разработке эксперимента принимали участие специалисты из 10 стран мира, в том числе и ученые ИЯФ, которые создали теоретическую модель и показали возможность успешного применения метода протонного ускорения.

Традиционный способ ускорения частиц до высоких энергий предполагает использование высокочастотных резонаторов, проходя через которые, пучки ускоряются под действием электромагнитного поля.

В 2013 году в ЦЕРН началась работа над проектом AWAKE (Advanced proton-driven plasma WaKefield Acceleration Experiment). Его основная задача - экспериментально подтвердить возможность использования альтернативного метода, при котором частицы летят сквозь плазму и ускоряются под действием волн, возникающих в ней.

Теоретический координатор проекта AWAKE, главный научный сотрудник ИЯФ Константин Лотов отмечает, что был найден способ использовать протонный пучок, в котором в тысячи раз больше энергии, чем в самых лучших электронных и лазерных драйверах.

"Новая технология позволит при существующих размерах ускорителей примерно в сто раз увеличить энергию электронных и позитронных пучков, доступных в эксперименте", - приводятся в сообщении слова ученого.

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.

Одновременно с этим лазерный импульс выбивает электроны из атомов газа и превращает его в плазму. Сквозь плазму летит протонный пучок, который и создает в ней колебания - кильватерные волны. Эти волны разгоняют электроны, которые выпускаются в плазму с относительно низкой энергией под определенным углом. На другом конце плазменной секции находится дипольный магнит, который направляет ускоренные электроны на детектор.

В свою очередь, руководитель проекта AWAKE Эдда Гшвентер отмечает, что в дальнейшем продолжится работа над качеством пучка и над возможными физическими приложениями использования этого метода.

"В этом нам также понадобятся работы Института имени Будкера, так как у нас очень много вопросов. Как много мы сможем ускорить частиц? Какой длины должна быть плазменная ячейка? Сколько должно быть таких ячеек? Каким должен быть между ними зазор? Это важно, во-первых, для обоснования следующего этапа проекта, во-вторых, для прогнозирования успешности будущих экспериментов", - сказала она.