Ранние ускорители частиц были размером мусорных ведер. Сегодня они растягивают по области целых некоторые поля для гольфа. Завтра, будут они пояс земной шар? Физики надеются нет.
В Physical Review Letters этой недели исследователи сообщают, что важный шаг к использованию лазеров ускоряет частицы на их пути. Метод мог однажды использоваться для строительства миниатюрных акселераторов, которые превзойдут сегодняшних титанов при воссоздании высоких энергий ранней вселенной.В традиционном акселераторе электроны или другие субатомные частицы получают энергию серфинговых гигантских электромагнитных волн, сделанных в больших резонирующих судах.
Волны могут только достигнуть определенного размера, однако, перед разрушением. В результате ускорители частиц огромны (километры в размере) и дороги (миллиарды долларов). Таким образом за последние несколько десятилетий, физики начали играть с лазерами, которые могут генерировать электромагнитные приливные волны, в сто раз более крутые, когда они сосредоточены на ионизированном газе или плазме.
Одно препятствие выясняло, как ввести большие количества электронов в только правильный момент, таким образом, они могут ехать на этих крутых волнах. Кристофер Мур и коллеги Военно-морской Научно-исследовательской лаборатории в Вашингтоне, округ Колумбия, изображенном, они могли бы быть в состоянии сделать это с лазером, также. Бригада сосредоточила настольный лазер тераватта на крошечном пятне в камере, заполненной газом криптона.
Идея состояла в том, что сильный взрыв сорвет приблизительно 18 электронов от каждого атома; голые электроны дрожали бы и были бы удалены большим электромагнитным полем, созданным лазером. Бригада думала, что электроны будут иметь тенденцию очищать прочь в двух направлениях, после общего направления электрического поля, освободившего их.
Но еще лучше, они нашли, выстрел электронов прочь в двух сильно сосредоточенных лучах. «Это не было тем, что мы ожидали», говорит Мур. Теоретики должны будут разобраться, почему бригада была так удачна.«Люди были скептичны [о плазменных акселераторах] частично, потому что не было никакого хорошего плана относительно инжектора», говорит Крис Клейтон, плазменный физик в Калифорнийском университете, Лос-Анджелес.
Теперь существует один, говорит он. Но другие препятствия остаются.
Например, инжектор и остальная часть приведенного в действие лазером акселератора должны будут быть выровнены и синхронизированы с невероятной точностью. Однако, говорит Клейтон, «инженеры умны, таким образом, Вы никогда не знаете».