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

Страдающие от инбридинга какапо избежали ускоренного накопления вредных мутаций Страдающие от инбридинга какапо избежали ускоренного накопления вредных мутаций

Как птицам какопо помог очищающий отбор

N+1
Атомная энергетика может решить проблему климатических изменений. Но стоит ли ее использовать Атомная энергетика может решить проблему климатических изменений. Но стоит ли ее использовать

Стоит ли развивать атомную энергетику?

Популярная механика
Степняки начали пить молоко пять тысяч лет назад Степняки начали пить молоко пять тысяч лет назад

Ученые нашли молочные белки в зубном камне представителей ямной культуры

N+1
Беги как таракан, маневрируй как гепард: в США разработали необычного робота Беги как таракан, маневрируй как гепард: в США разработали необычного робота

Изобретение, которое поможет спасти людей, погребенных под завалами

National Geographic
Пять языков любви Пять языков любви

Секрет прочных отношений

kiozk originals
8 эпических фейлов известных разработчиков игр 8 эпических фейлов известных разработчиков игр

Когда есть бесконечно много денег и энтузиазма — что может пойти не так?

Maxim
Как сделать свою жизнь экологичнее почти без усилий Как сделать свою жизнь экологичнее почти без усилий

Несколько простых шагов для тех, кто только начинает заботиться об экологии

GQ
(Не)равный бой: как спортсмены-трансгендеры меняют правила игры (Не)равный бой: как спортсмены-трансгендеры меняют правила игры

Как трансгендерные люди боролись за право стоять на олимпийском пьедестале

Esquire
Дмитрий Астрахан: «Не иди на компромиссы, отстаивай свою точку зрения» Дмитрий Астрахан: «Не иди на компромиссы, отстаивай свою точку зрения»

Дмитрий Астрахан — о своей новой постановке и о вечных недоброжелателях

Эксперт
5 сюрпризов самого большого «Кадиллака» 5 сюрпризов самого большого «Кадиллака»

Новый Escalade пришел, чтобы править

Maxim
Динамика квантового транспорта в фрактальных решетках оказалась зависима от размерности фрактала Динамика квантового транспорта в фрактальных решетках оказалась зависима от размерности фрактала

Измерение характеристик квантового транспорта в фрактальных фотонных решетках

N+1
Палеонтологи обнаружили новый вид жуков в копролите триасового архозавра Палеонтологи обнаружили новый вид жуков в копролите триасового архозавра

Первое насекомое, описанное на основе находки в копролите

N+1
Мумификация не отразила социальный статус древних жителей Канарских островов Мумификация не отразила социальный статус древних жителей Канарских островов

Антропологи выяснили рацион питания аборигенов с острова Гран-Канария

N+1
Дом с ловушками: смертельные опасности, которые окружали жителей викторианских домов Дом с ловушками: смертельные опасности, которые окружали жителей викторианских домов

Как бытовые предметы убивали людей

Популярная механика
Что нужно знать о синдроме хронической усталости Что нужно знать о синдроме хронической усталости

Что такое хроническая усталость и как вернуть себе хорошее самочувствие?

Psychologies
От лаборатории до ралли-рейда: как готовят моторное масло для гоночных грузовиков От лаборатории до ралли-рейда: как готовят моторное масло для гоночных грузовиков

«МАЗ-СПОРТавто» прошла путь от дебютанта ралли до призёров гонок мирового уровня

Популярная механика
«Я понимаю и принимаю, что будущее за молодежью». Марина Брусникина — о новой жизни театра «Практика» «Я понимаю и принимаю, что будущее за молодежью». Марина Брусникина — о новой жизни театра «Практика»

Интервью с художественным руководителем театра «Практика» Мариной Брусникиной

СНОБ
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
Мужчина не дарит цветы. Как это изменить? Мужчина не дарит цветы. Как это изменить?

Многим женщинам хочется получать цветы не только на праздники

Psychologies
Дар, которого лишился человек: инстинкт самосохранения Дар, которого лишился человек: инстинкт самосохранения

Как природа позволяет людям преодолевать страх небытия

Вокруг света
9 цитат из писем Фланнери О’Коннор 9 цитат из писем Фланнери О’Коннор

О курочках и павлинах, волчанке и католицизме, женских шляпах и убийстве Кеннеди

Arzamas
На это уйдет 10-15 лет: как новый тренер сборной может изменить российский футбол На это уйдет 10-15 лет: как новый тренер сборной может изменить российский футбол

Что должен сделать следующий тренер сборной России?

Forbes
«Юнона» облетела Юпитер и Ганимед: медитативное видео «Юнона» облетела Юпитер и Ганимед: медитативное видео

Взгляните на спутник Юпитера с точки зрения капитана космического корабля

National Geographic
Когда твой парень — монстр: 10 фильмов о любви красавиц и чудовищ Когда твой парень — монстр: 10 фильмов о любви красавиц и чудовищ

Можно ли любить монстра? Можно, и легко!

Cosmopolitan
Как Эрнест Хемингуэй начал писать для Esquire Как Эрнест Хемингуэй начал писать для Esquire

Как удалось уговорить Хемингуэя писать для Esquire

Esquire
Физики убедились в равенстве темпов распада W-бозонов на мюоны и таоны Физики убедились в равенстве темпов распада W-бозонов на мюоны и таоны

Физики проследили за распадом W-бозонов на детекторе ATLAS

N+1
Топ-10 неожиданных фактов о младенцах Топ-10 неожиданных фактов о младенцах

Самых необычных физических особенностях младенцев

Популярная механика
Лучшие бесплатные программы для Windows Лучшие бесплатные программы для Windows

Прежде чем платить за программы, лучше поискать аналоги

Maxim
Появление стремян в Византии связали с влиянием разных народов и самостоятельными опытами Появление стремян в Византии связали с влиянием разных народов и самостоятельными опытами

Изучение самых ранних образцов стремян выявило большое разнообразие их форм

N+1
От Бельгии до Эсватини: как выглядят принцессы разных стран мира От Бельгии до Эсватини: как выглядят принцессы разных стран мира

Рассказываем о современных принцессах и их образе жизни

Cosmopolitan
Открыть в приложении