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

Неандертальцы наследили на португальских пляжах Неандертальцы наследили на португальских пляжах

Археологи обнаружили на португальском побережье отпечатки ног неандертальцев

N+1
Фестивали и заводы: как и чем живет musicAeterna Теодора Курентзиса Фестивали и заводы: как и чем живет musicAeterna Теодора Курентзиса

Как коллектив musicAeterna живет в Петербурге и где нашел свой дом

РБК
В Гераклее Синтике нашли шесть жертв древнего землетрясения В Гераклее Синтике нашли шесть жертв древнего землетрясения

Археологи обнаружили в Гераклее Синтике останки погибших во время землетрясения

N+1
В 1972 году MIT предсказал крах цивилизации в 21 веке — мы в графике В 1972 году MIT предсказал крах цивилизации в 21 веке — мы в графике

Индустриальная цивилизация находится на пути к краху?

Популярная механика
Познайте себя: выберите фигуру, а мы расскажем, какая профессия вам лучше всего подходит Познайте себя: выберите фигуру, а мы расскажем, какая профессия вам лучше всего подходит

Выберите фигуру и узнайте, в какой области вы могли бы преуспеть

ТехИнсайдер
Как стать звездным спикером. Инструкция от куратора TEDx Как стать звездным спикером. Инструкция от куратора TEDx

10 советов для тех, кто хочет быть убедительным на любых публичных выступлениях

Inc.
Кошки против собак: выбор домашнего питомца разрушил отношения пары Кошки против собак: выбор домашнего питомца разрушил отношения пары

Как разногласия, касающиеся домашних питомцев, могут разрушить отношения

Psychologies
Есть возле Рэдинга тюрьма... Есть возле Рэдинга тюрьма...

История Рэдингской тюрьмы

Дилетант
Античный герой Античный герой

Кого люди будут вспоминать через столетия?

Популярная механика
Имплантируемый датчик вернул осязание крысиной лапе Имплантируемый датчик вернул осязание крысиной лапе

Устройство успешно восстановило чувствительность конечностей грызунов

N+1
Экспертное насилие: как понять, что психолог может причинить вред Экспертное насилие: как понять, что психолог может причинить вред

Как понять, что психолог может причинить вред

Psychologies
Без черной звезды Без черной звезды

Почему Тимати ушел из Black Star и чем он сейчас занимается

Forbes
В затонувшем древнеегипетском порту нашли фрагменты корабля и греческое кладбище В затонувшем древнеегипетском порту нашли фрагменты корабля и греческое кладбище

Находки были сделаны в ходе подводных раскопок города Гераклион

N+1
Складно скроен: как смартфоны с гибким экраном завоевывают рынок Складно скроен: как смартфоны с гибким экраном завоевывают рынок

Как компании возрождают моду на складные телефоны

Forbes
Болезни, от которых страдают гиперответственные люди Болезни, от которых страдают гиперответственные люди

Как на наше физическое состояние влияет избыточная ответственность?

Psychologies
Собственная реальность. О чем на самом деле написал Путин в своей статье Собственная реальность. О чем на самом деле написал Путин в своей статье

Президент России живет в своей реальности

СНОБ
Как начать сортировать мусор: чек-лист Esquire Как начать сортировать мусор: чек-лист Esquire

Как правильно сортировать мусор и вести экологичную жизнь?

Esquire
Поединок с астмой Поединок с астмой

Опытный врач отвечает на самые важные вопросы о бронхиальной астме

Лиза
Запускал стартапы, чтобы побороть тревожность: история Питера Левелса, который поставил цель сделать 12 сервисов за год Запускал стартапы, чтобы побороть тревожность: история Питера Левелса, который поставил цель сделать 12 сервисов за год

Кто такой Питер Левелс и как он запустил 12 стартапов?

VC.RU
8 стран, в которых женщины крупнее мужчин 8 стран, в которых женщины крупнее мужчин

Кажется, мы обнаружили новый неожиданный виток эволюции нашего вида!

Maxim
Рид Хоффман: «Я фанат игр. И это не шахматы» Рид Хоффман: «Я фанат игр. И это не шахматы»

Венчурный инвестор рассказал, какие игры помогли ему добиться успеха в бизнесе

VC.RU
Зачем становиться вегетарианцем и как сделать это с пользой для организма Зачем становиться вегетарианцем и как сделать это с пользой для организма

Отказ от пищи животного происхождения стремительно набирает популярность

РБК
«Неудобное прошлое: память о государственных преступлениях в России и других странах» «Неудобное прошлое: память о государственных преступлениях в России и других странах»

Отрывок из книги Николая Эппле о том, как государства работают с трудным прошлым

N+1
Лед и пламя: история любви Александра Овечкина и Анастасии Шубской Лед и пламя: история любви Александра Овечкина и Анастасии Шубской

Love story Александра Овечкина и Анастасии Шубской

Cosmopolitan
Екатерина Климова и Елизавета Хорошилова: Екатерина Климова и Елизавета Хорошилова:

Екатерина Климова — о своих отношениях с детьми

Караван историй
Сели, полетели: краткая история космического туризма Сели, полетели: краткая история космического туризма

Как развивался космический туризм и что происходит на этой ниве прямо сейчас

Esquire
5 модных утренних ритуалов, которые могут провоцировать тревогу и стресс 5 модных утренних ритуалов, которые могут провоцировать тревогу и стресс

Как «правильное» модное утро может нанести вред психике?

Psychologies
Динго: собаки с волчьим билетом Динго: собаки с волчьим билетом

Динго. Как дерзкий пришелец воцарился на целом континенте

Вокруг света
15 средств по уходу за кожей, которые дерматологи просят выбросить немедленно 15 средств по уходу за кожей, которые дерматологи просят выбросить немедленно

Средства, которые причиняют коже вред, хоть и рекламируются на каждом углу

Cosmopolitan
Женщины острее чувствуют вкусы: возможно ли похудеть на 10 килограммов за месяц Женщины острее чувствуют вкусы: возможно ли похудеть на 10 килограммов за месяц

Как экстремальные диеты и занятия спортом влияют на организм и психику человека

Forbes
Открыть в приложении