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

Экосистемы с обилием бабочек лучше адаптировались к внезапным засухам Экосистемы с обилием бабочек лучше адаптировались к внезапным засухам

Как бабочки делают экосистемы более устойчивыми к засухам

N+1
«Не маринуй мясо!» и еще 10 секретов правильного шашлыка из свинины «Не маринуй мясо!» и еще 10 секретов правильного шашлыка из свинины

Готовим шашлык так, чтобы не испортить настоящий вкус мяса

Maxim
Американские врачи выполнили первую в мире пересадку мочевого пузыря Американские врачи выполнили первую в мире пересадку мочевого пузыря

Хирурги впервые в мире пересадили пациенту мочевой пузырь от мертвого донора

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
Иметь или быть? Иметь или быть?

Как современное общество стало материалистическим

kiozk originals
Путеводитель налево. Как сохранить жену, любовницу, нервы и муки совести Путеводитель налево. Как сохранить жену, любовницу, нервы и муки совести

Как заниматься сексом с разнообразными женщинами на глазах у жены

Maxim
«Руками не трогать!»: почему некоторые люди не выносят прикосновений «Руками не трогать!»: почему некоторые люди не выносят прикосновений

Почему некоторые не терпят, когда их трогают даже близкие?

Psychologies
Ешь с осторожностью: 5 продуктов, которые провоцируют рак Ешь с осторожностью: 5 продуктов, которые провоцируют рак

Как питание влияет на развитие рака и каких продуктов лучше избегать

Cosmopolitan
Антисептик для ангелов: как биологи спасают шедевры Третьяковской галереи Антисептик для ангелов: как биологи спасают шедевры Третьяковской галереи

Ученые из ФИЦ Биотехнологии РАН изучают микробиом Третьяковской галереи

Популярная механика
Андрей Бурковский: «Для меня как для актера это был большой вызов» Андрей Бурковский: «Для меня как для актера это был большой вызов»

Герой этого номера Grazia – актер Андрей Бурковский

Grazia
Как стиль Жаклин Кеннеди повлиял на индустрию моды Как стиль Жаклин Кеннеди повлиял на индустрию моды

Вспоминаем главные атрибуты стиля Жаклин Кеннеди, которые повлияли на моду

GQ
Как автор книги «Секс и одинокая девушка» превратила Cosmopolitan в легенду Как автор книги «Секс и одинокая девушка» превратила Cosmopolitan в легенду

Глава из книги «Лето на Парк-авеню» о Хелен Герли Браун, редакторе Cosmopolitan

Cosmopolitan
Porsche Taycan Cross Turismo: добро с рюкзаками Porsche Taycan Cross Turismo: добро с рюкзаками

Porsche Taycan Cross Turismo — туристы со шлемом и розеткой

Maxim
Динго: собаки с волчьим билетом Динго: собаки с волчьим билетом

Динго. Как дерзкий пришелец воцарился на целом континенте

Вокруг света
Юлдус Бахтиозина Юлдус Бахтиозина

Русская художница Юлдус Вильдановна Бахтиозина делает локальное глобальным

Собака.ru
Любовь народа и автокатастрофа: как принцесса Диана повторила судьбу Грейс Келли Любовь народа и автокатастрофа: как принцесса Диана повторила судьбу Грейс Келли

Голливудская актриса и британская леди навсегда вошли в мировую историю

Cosmopolitan
Марина Зудина: «Жить прошлым — не мой путь» Марина Зудина: «Жить прошлым — не мой путь»

Марина Зудина разобралась в себе и живет будущим

Коллекция. Караван историй
Сундук Колчака за €3 млн и архив Луначарского: чем торгуют книжные антиквары Сундук Колчака за €3 млн и архив Луначарского: чем торгуют книжные антиквары

Как можно извлечь миллионы рублей из макулатуры, предназначенной на помойку

Forbes
Молодой ещё, «зелёный»: кто внедряет экологичность на производстве Молодой ещё, «зелёный»: кто внедряет экологичность на производстве

Почему нельзя просто взять и начать использовать водород вместо нефти?

Популярная механика
Полуголые и смешные: как выглядят звезды шоу «Женский стендап» в бикини Полуголые и смешные: как выглядят звезды шоу «Женский стендап» в бикини

Пляжные снимки звезд шоу «Женский стендап»

Cosmopolitan
Стюардесса Стюардесса

Стюардессы – о плюсах и минусах своей профессии

Лиза
Кто такой Марк Безос — маркетолог, волонтёр и брат основателя Amazon Кто такой Марк Безос — маркетолог, волонтёр и брат основателя Amazon

Родственник Джеффа Безоса готовится к полёту в космос с братом

VC.RU
Отблагодарить по-свински Отблагодарить по-свински

Эти животные не раз жертвовали собой, спасая человечество от тяжелейших болезней

Вокруг света
Из дерева сделали ион-проводящие мембраны Из дерева сделали ион-проводящие мембраны

Ученые покрыли древесину гидрогелем и превратили ее в ион-селективный материал

N+1
«Крупская» русского коллаборационизма «Крупская» русского коллаборационизма

Дело Анны Колокольцевой-Воскобойник

Дилетант
Будни дальнобойщика: Ил-4, который первым бомбил Берлин Будни дальнобойщика: Ил-4, который первым бомбил Берлин

Ил-4 — туда и обратно

Maxim
Диагноз «рак»: что делать пациенту и его близким Диагноз «рак»: что делать пациенту и его близким

Этот чек-лист написан для тех, кому пришлось столкнуться с раком

Cosmopolitan
Что такое «шаровая молния» и существует ли она на самом деле? Что такое «шаровая молния» и существует ли она на самом деле?

Разбираем опасное явление, которым нас пугали бабушки

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

Как природа позволяет людям преодолевать страх небытия

Вокруг света
Достать чернил Достать чернил

Чем писали и печатали документы в канцеляриях – от Древнего Египта до наших дней

N+1
Открыть в приложении