27.09.2011 | 10:51

"Настольный коллайдер" может превзойти Большой адронный

Возможно ли создать лазерный ускоритель элементарных частиц, который может превзойти по целому ряду характеристик знаменитый Большой адронный коллайдер? Оказалось, что да. Прототип подобного устройства разработали российские ученые в совместной лаборатории Физического института Академии наук и Московского государственного университета. Компактная система во много раз меньше ускорителей, применяемых в ЦЕРНе. Со временем ее можно успешно использовать в различных областях. Например, в астрофизике – при моделировании ударов метеоритов по планетам. Или в медицине – для терапии опухолей. Одними из первых «настольный коллайдер» увидели корреспонденты «Новостей культуры».  

Да будет свет – мощный и коротко импульсный, решили ученые. В основе эксперимента – обычный принцип – облучение пучком лазера металлической мишени. Так получают электромагнитные поля и рентгеновское излучение. Но российские физики подумали: а что если опыт немного усовершенствовать?

«Была простая идея, что в экспериментах лучше использовать расплавленный жидкий металл, чем обычные твердотельные мишени, которые все используют. И когда мы начали с ними работать, мы неожиданно увидели, что, в некоторых условиях, вдруг резко возрастает яркость источника», - рассказывает доктор физико-математических наук, профессор МГУ им. М. В. Ломоносова Андрей Савельев-Трофимов.

Смысл эксперимента следующий. Мишень из жидкого галлия, нагретого до двухсот градусов. На нее падает короткий лазерный импульс малой мощности. Это вызывает возмущение поверхности галлия, от чего на ней появляются плазменные микроструи. Затем второй импульс – более мощный. Он воздействует уже на микроструи. В результате получаются огромные электрические и магнитные поля, а также быстрые электроны и рентгеновское излучение. Такой эффект прогнозировали, но полученные мощности оказались в сто раз выше ожидаемых.

«Вот этот основной импульс, собственно, он и вкладывает энергию в эти микроструи. Оказывается, что ускоряющее поле вблизи этих микроструй, на поверхности микроструй, и за счет ее очень маленького размера, за счет того, что ее размер сравним с длиной волны излучения – вот за счет этого поля, которые возникают – они значительно больше», - объясняет доктор физико-математических наук, профессор МГУ им. М. В. Ломоносова Андрей Савельев-Трофимов.

На деле излучение выглядит вот так. Эта маленькая точка, и есть мощный рентгеновский источник. Он то и порождает электромагнитные поля, превосходящие те, которые используют на Большом адроном коллайдере для разгона элементарных частиц. Получается, что ученые, сами того не желая, нашли новый принцип ускорения.

«Надо отдать должное нашим экспериментаторам. Начинали мы с чего, только с наивных представлений таких физических, что вроде эффект должен быть, и они это видят. Но дальше ж надо объяснить, почему этот эффект возрастает не в три раза, не в десять, а, допустим, в сто, но не в десять тысяч – это вот настоящая наука», - говорит главный научный сотрудник Физического института им. П.Н. Лебедева РАН Валерий Быченков.

Этой науке уже дали название «Релятивистская наноплазмоника». Понимание процессов, которые произошли в ходе эксперимента, позволит «обуздать» мощные электромагнитные поля и в дальнейшем их использовать. Например, при создании нового коллайдера мощного, малых размеров и относительно дешевого.