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

Нейроиммунная регуляция страха оказалась чувствительна к действию психоделиков Нейроиммунная регуляция страха оказалась чувствительна к действию психоделиков

Ученые обнаружили в мозге мышей нейроиммунную сеть, отвечающую за чувство страха

N+1
10 вредных советов по стилю, которые ты найдешь в Сети — не ведись на них! 10 вредных советов по стилю, которые ты найдешь в Сети — не ведись на них!

Популярные запреты и правила, которым не стоит следовать

Cosmopolitan
Открывая космос Открывая космос

Путеводитель женщины-астронавта по миру миссий, чудес и перемен в космосе

kiozk originals
«Опасный человек!»: почему Гагарина, Линда и другие певицы ушли от Макса Фадеева «Опасный человек!»: почему Гагарина, Линда и другие певицы ушли от Макса Фадеева

Почему российские певицы разрывают контракты с продюсером Максимом Фадеевым

Cosmopolitan
«Королева небес»: Что известно о самолете за $400 миллионов, который Катар подарил Трампу «Королева небес»: Что известно о самолете за $400 миллионов, который Катар подарил Трампу

Как Америке катарцы подарили самолет.

Maxim
Джордж будет разбивать сердца! Лучшие фото сына Кейт Миддлтон и Уильяма Джордж будет разбивать сердца! Лучшие фото сына Кейт Миддлтон и Уильяма

Первенца герцогов Кембриджских называют самым известным в мире мальчиком

Cosmopolitan
Почему не надо пользоваться термальной водой: эксперт назвал 5 причин Почему не надо пользоваться термальной водой: эксперт назвал 5 причин

Что не так с термальной водой?

Cosmopolitan
Разница температур Разница температур

Как быть, если у партнеров не совпадают потребности в сексе?

Лиза
Все любят Теда Лассо: почему сериал о наивном футбольном тренере покорил зрителей и критиков Все любят Теда Лассо: почему сериал о наивном футбольном тренере покорил зрителей и критиков

Почему спортивная комедия Тед Лассо завоевала сердца зрителей по всему миру

Forbes
7 способов говорить легко и непринужденно в любой ситуации 7 способов говорить легко и непринужденно в любой ситуации

Эти хитрости помогут вам говорить легко и ярко

Psychologies
Поварская улица: 200 лет в пространстве российского искусства Поварская улица: 200 лет в пространстве российского искусства

Эпизоды художественной истории, произошедшие между Арбатом и Кудринской площадью

СНОБ
Провокации звезды: самые пикантные фото Ольги Бузовой в бикини и без лифчика Провокации звезды: самые пикантные фото Ольги Бузовой в бикини и без лифчика

Самые провокационные купальники Ольги Бузовой – в этом материале

Cosmopolitan
Мощные лазеры могут создавать антивещество, имитируя условия нейтронной звезды Мощные лазеры могут создавать антивещество, имитируя условия нейтронной звезды

Как ученые пытаются создать антивещество

Популярная механика
Топ-5 самых медленных животных планеты Топ-5 самых медленных животных планеты

Что насчет самых медленных существ планеты?

Популярная механика
Культура насилия по-русски. Почему «женские» вагоны в метро не решат проблему домогательств Культура насилия по-русски. Почему «женские» вагоны в метро не решат проблему домогательств

На днях в России предложили предоставить женщинам отдельные вагоны в метро

СНОБ
5 историй об обходе санкций: западные компьютеры в СССР 5 историй об обходе санкций: западные компьютеры в СССР

Пять историй об американских и британских компьютерах в СССР

Популярная механика
Пястные кости Homo naledi заняли промежуточное место между людьми и австралопитеками Пястные кости Homo naledi заняли промежуточное место между людьми и австралопитеками

Большие пальцы людей представляют пример переходного состояния в эволюции

N+1
Правительство опять ищет деньги у металлургов: что делать инвестору Правительство опять ищет деньги у металлургов: что делать инвестору

У правительства и металлургических компаний новый виток противостояния

Forbes
Последняя поп-икона нулевых: как Эми Уайнхаус меняла музыку и погубила себя Последняя поп-икона нулевых: как Эми Уайнхаус меняла музыку и погубила себя

Как смерть певицы Эми Уайнхаус и ее наследие воспринимаются сейчас

Esquire
В ожидании GTA 6: топ-5 лучших шутеров в открытом мире В ожидании GTA 6: топ-5 лучших шутеров в открытом мире

Игры, в которых можно угонять машины, убивать и отрываться как в последний раз

Maxim
Как полюбить будущее и не сойти с ума Как полюбить будущее и не сойти с ума

Артемий Лебедев в российском интернете, как Пелевин – в русской литературе

Популярная механика
Воздух внутри вашего дома может быть грязнее, чем на улице Воздух внутри вашего дома может быть грязнее, чем на улице

Dyson изучили качество воздуха и его влияние на здоровье человека

GQ
Фокус на главном: как расставить приоритеты Фокус на главном: как расставить приоритеты

Как отличить главное от второстепенного и важное от срочного

Psychologies
«Яндекс» представил новую технологию закадрового перевода: что это даст кoмпании «Яндекс» представил новую технологию закадрового перевода: что это даст кoмпании

«Яндекс» первым в мире представил прототип закадрового перевода в браузере

Forbes
Как стресс влияет на наш организм и можно ли его преодолеть Как стресс влияет на наш организм и можно ли его преодолеть

Как постоянное напряжение может подорвать здоровье

Популярная механика
Кондиционер предков: как спасались от зноя в Персии Кондиционер предков: как спасались от зноя в Персии

Аналоги современных кондиционеров появились больше двух тысяч лет назад

Вокруг света
Заминка после бега: что это и зачем это нужно Заминка после бега: что это и зачем это нужно

Что наука думает о заминке после бега

Playboy
Бизнес по зернышку: как топ-менеджер «Еврохима» бросил карьеру в корпорациях и вытеснил перекупщиков на агрорынке Бизнес по зернышку: как топ-менеджер «Еврохима» бросил карьеру в корпорациях и вытеснил перекупщиков на агрорынке

Егор Кирин бросил работу в Швейцарии и зарплату, чтобы запустить свою платформу

Forbes
10 важных вопросов о Персеидах 10 важных вопросов о Персеидах

Метеорные потоки — явление очень увлекательное и романтичное!

Популярная механика
Одна вокруг света: город духов в джунглях и озеро с крокодилами Одна вокруг света: город духов в джунглях и озеро с крокодилами

128-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Гватемала

Forbes
Открыть в приложении