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

Излучение квазара подавило звездообразование в галактике из ранней Вселенной Излучение квазара подавило звездообразование в галактике из ранней Вселенной

Молекулярный газ ранней Вселенной разрушается под действием излучения квазара

N+1
Медицинский эйджизм: почему наш возраст волнует врачей больше, чем наше здоровье Медицинский эйджизм: почему наш возраст волнует врачей больше, чем наше здоровье

Как отвечать на вопросы врача, которые касаются вовсе не лечения

Cosmopolitan
Таблетка против предвзятости: как Гертруда Элайон придумала первые лекарства от рака Таблетка против предвзятости: как Гертруда Элайон придумала первые лекарства от рака

Как упорство и вера в науку помогли Гертруде Элайон изменить медицину?

Forbes
Почему не работают аффирмации, карты желаний и медитации и что с этим делать Почему не работают аффирмации, карты желаний и медитации и что с этим делать

Для исполнения желаний все средства хороши

Cosmopolitan
Антиоксиданты: зачем они нужны и где их искать Антиоксиданты: зачем они нужны и где их искать

Какие продукты стоит внести в меню, чтобы поддерживать тело в тонусе?

Правила жизни
Топ-10 неожиданных фактов о младенцах Топ-10 неожиданных фактов о младенцах

Самых необычных физических особенностях младенцев

Популярная механика
Квантовый вычислитель уместили в две серверные стойки Квантовый вычислитель уместили в две серверные стойки

Ученые уменьшили размеры квантового вычислителя

N+1
Салат: гармония вкуса и пользы Салат: гармония вкуса и пользы

Сейчас салат на пике популярности во всём мире, особенно в Европе и США

Наука и жизнь
Борис Эйфман: Чужое недоброжелательство — лучший стимул для творчества Борис Эйфман: Чужое недоброжелательство — лучший стимул для творчества

Интервью с Борисом Эйфманом

СНОБ
Исторический выбор: что происходило до и после того, как были сделаны легендарные фотографии агентства Magnum Исторический выбор: что происходило до и после того, как были сделаны легендарные фотографии агентства Magnum

Историк фотографии Михаил Сидлин объясняет, чем именно ценны эти снимки

Esquire
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
Три кита, на которых стоят гармоничные отношения Три кита, на которых стоят гармоничные отношения

Какие отношения можно назвать гармоничными и здоровыми?

Psychologies
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
Корабли пустыни: 7 поразительных фактов о верблюдах Корабли пустыни: 7 поразительных фактов о верблюдах

Верблюды — выносливые и сильные животные, верные спутники, способные удивить

Вокруг света
Самая полезная еда в «Макдоналдсе», KFC, «Теремке» и других сетях фастфуда, по мнению диетолога Самая полезная еда в «Макдоналдсе», KFC, «Теремке» и других сетях фастфуда, по мнению диетолога

Даже в ресторанах быстрого питания можно есть с пользой для здоровья!

Maxim
Нервничаете перед «выходом в люди»? Вот что может помочь Нервничаете перед «выходом в люди»? Вот что может помочь

Вам предстоит большое совещание или корпоратив? Как подготовиться к событию

Psychologies
«Они лгут меньше, чем женщины!»: остроумные цитаты принцессы Дианы о мужчинах «Они лгут меньше, чем женщины!»: остроумные цитаты принцессы Дианы о мужчинах

Принцесса Уэльская иначе взглянула на мир, когда ее брак потерпел неудачу

Cosmopolitan
Не довести до развода: 8 способов оживить отношения Не довести до развода: 8 способов оживить отношения

Как вернуть в отношения романтику?

Cosmopolitan
«Помощь в зачатии — это необязательно сразу ЭКО»: СЕО медиа о фертильности — про мифы о бесплодии и будущее фемтеха «Помощь в зачатии — это необязательно сразу ЭКО»: СЕО медиа о фертильности — про мифы о бесплодии и будущее фемтеха

Интервью с основательницей «Реи» — новом медиа о сексуальном здоровье и зачатии

Forbes
Особенности туристической подготовки внедорожников Особенности туристической подготовки внедорожников

Уроки школы автотуризма: как подготовить внедорожник к экспедиции

4x4 Club
«Это великая русская книга» «Это великая русская книга»

Как мы читали «Над пропастью во ржи»

Weekend
Что нельзя устанавливать на машину: колпаки, дефлекторы и многое другое Что нельзя устанавливать на машину: колпаки, дефлекторы и многое другое

Все ответы экспертов по тюнингу и ГИБДД: что нельзя устанавливать на машину?

РБК
От большого тела вдалеке От большого тела вдалеке

Александр Добровинский объясняет, как строить отношения с проституткой

Tatler
10 российских брендов одежды, популярных у зарубежных звезд 10 российских брендов одежды, популярных у зарубежных звезд

Российская индустрия моды становится все более глобальной

РБК
Почему после еды хочется спать: мнение ученых о нашей любви к сиесте Почему после еды хочется спать: мнение ученых о нашей любви к сиесте

Природа пищевой комы, возможные причины и способы профилактики

Playboy
Модная оцифровка: как развивать осознанное потребление с помощью новых технологий Модная оцифровка: как развивать осознанное потребление с помощью новых технологий

Как с помощью онлайн-шопинга совершать экологичные покупки

Forbes
«Мне казалось, все так живут»: почему я оставалась с абьюзером «Мне казалось, все так живут»: почему я оставалась с абьюзером

Татьяна Галахова рассказывает, как насилие в семье отражается на взрослой жизни

Cosmopolitan
Глаз бури: 7 удивительных фактов о тропических циклонах Глаз бури: 7 удивительных фактов о тропических циклонах

«Вокруг света» делится любопытными фактами о тропических циклонах

Вокруг света
История одной фотографии: американка в Италии История одной фотографии: американка в Италии

Фотография о мужском восхищении женской красотой или о беспощадном харассменте?

Maxim
Топ-модели биологии Топ-модели биологии

Модельные организмы – важные участники процесса научного познания

Популярная механика
Открыть в приложении