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

«Немцы после войны: Как Западной Германии удалось преодолеть нацизм» «Немцы после войны: Как Западной Германии удалось преодолеть нацизм»

Как тяготы послевоенного периода заставили немцев чувствовать себя жертвами

N+1
Незваные гости: как животные-мигранты уничтожают все на своем пути Незваные гости: как животные-мигранты уничтожают все на своем пути

Многие вроде бы безобидные животные могут стать настоящим стихийным бедствием

Вокруг света
Обычный лед оказался флексоэлектрическим Обычный лед оказался флексоэлектрическим

Лед проявил сегнетоэлектрические свойства

N+1
Худеть не помогают! Самые популярные массажеры для тела, от которых нет толку Худеть не помогают! Самые популярные массажеры для тела, от которых нет толку

Неэффективные массажеры для тела

Cosmopolitan
Не сдирать! Что делать, если облезает кожа после солнечного ожога Не сдирать! Что делать, если облезает кожа после солнечного ожога

Что делать при солнечном ожоге, чтобы ускорить заживление кожи и облегчить зуд

ТехИнсайдер
«Математика — отличный способ борьбы с дискриминацией»: как Александра Скрипченко стала первой женщиной — деканом матфака ВШЭ «Математика — отличный способ борьбы с дискриминацией»: как Александра Скрипченко стала первой женщиной — деканом матфака ВШЭ

Как обстоят дела с гендерным равенством в точных науках в Европе и России?

Forbes
Как напиваются насекомые, птицы и животные Как напиваются насекомые, птицы и животные

Алкоголь — вот что объединяет людей и животный мир

Maxim
«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
Костры и пытки: как инквизиция вынесла смертный приговор всем жителям Нидерландов Костры и пытки: как инквизиция вынесла смертный приговор всем жителям Нидерландов

Инквизиция распространилась по всей Европе и забрала множество жизней

Вокруг света
Почему россиянки ненавидят Меган Маркл и так любят Кейт Миддлтон Почему россиянки ненавидят Меган Маркл и так любят Кейт Миддлтон

Почему одни обожают Кейт Миддлтон, а другие — Меган Маркл?

Cosmopolitan
Секретная военная база США оттает из-за глобального потепления Секретная военная база США оттает из-за глобального потепления

Лагерь «Сенчури» грозит открыть миру все то, что люди закопали в снег

Популярная механика
Владислав Мамышев-Монро: Верни мне жизнь Владислав Мамышев-Монро: Верни мне жизнь

«Цветик-семицветик» — проект-исследование творчества Владислава Мамышева-Монро

СНОБ
Почему животные могут распознать количество объектов, но не могут их сосчитать Почему животные могут распознать количество объектов, но не могут их сосчитать

Не только люди могут воспринимать количественную информацию

Популярная механика
Оставить на память Оставить на память

Собираем воспоминания о путешествиях и просто ярких летних днях

Seasons of life
10 фактов о раке молочной железы, которые должна знать каждая женщина 10 фактов о раке молочной железы, которые должна знать каждая женщина

О важности диагностирования и нетипичных симптомах рака груди

Cosmopolitan
Месть мужу: история романа Фриды Кало и Льва Троцкого Месть мужу: история романа Фриды Кало и Льва Троцкого

Это был странная пара: революционер Лев Троцкий художница Фрида Кало

Cosmopolitan
«Катя спровоцировала Галю»: подруга Грачевского о «войне» его любимых женщин «Катя спровоцировала Галю»: подруга Грачевского о «войне» его любимых женщин

Галина Грачевская вступила в борьбу за наследство бывшего мужа

Cosmopolitan
Играл джаз и был недоволен собой: ​история типографа Эда Бенгуиата, который создал шрифты для Ford и The New York Times Играл джаз и был недоволен собой: ​история типографа Эда Бенгуиата, который создал шрифты для Ford и The New York Times

Дизайнер, который создал и «возродил» более 600 шрифтов

VC.RU
Канны наши: три фильма, которые рассказывают о России на главном мировом кинофестивале Канны наши: три фильма, которые рассказывают о России на главном мировом кинофестивале

Какие фильмы представлены на Каннском фестивале

Forbes
Игры со временем: фильмы, где всё идет не своим чередом Игры со временем: фильмы, где всё идет не своим чередом

Отличные фильмы о временных парадоксах. Взрыв мозга гарантирован!

Cosmopolitan
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
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
Носить нельзя отказаться: чего на самом деле стоят меховые изделия Носить нельзя отказаться: чего на самом деле стоят меховые изделия

Разве красота требует таких жертв?

Playboy
Препарат от целиакии прошел вторую фазу клинических испытаний Препарат от целиакии прошел вторую фазу клинических испытаний

Он препятствовал разрушению ворсинок кишечника и уменьшал воспаление

N+1
Токсики, нарциссы и газлайтеры: простые приемы, которые помогут им противостоять Токсики, нарциссы и газлайтеры: простые приемы, которые помогут им противостоять

Отрывок из книги Шахиды Араби «Токсичные люди»

Inc.
Курсы по кибербезопасности и повышению самооценки: как корпорации поддерживают девочек Курсы по кибербезопасности и повышению самооценки: как корпорации поддерживают девочек

Крупные компании, которые стремятся переломить гендерные стереотипы

Forbes
Стройные красотки! Секреты Судзиловской, Климовой и других российских актрис 40+ Стройные красотки! Секреты Судзиловской, Климовой и других российских актрис 40+

Звезды раскрыли секреты стройной фигуры

Cosmopolitan
Впечатления финской семьи о русской школе. Отрывок из книги «Сибирь научит» Впечатления финской семьи о русской школе. Отрывок из книги «Сибирь научит»

Отрывок из книги Юсси Конттинена «Сибирь научит»

СНОБ
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
У тебя получится! У тебя получится!

Четыре девушки с инвалидностью рассказали о том, как нашли свой спорт

Домашний Очаг
Открыть в приложении