Будущее акселераторов: ученые создали протон -акселератор на основе дешевых лазеров
Лазерное ускорение ионов использует интенсивные лазерные импульсы, которые нагревают твердые электроны тела до огромных температур и ускоряют их на экстремальные скорости. Сегодня они используются в медицинских устройствах для разрушения раковых клеток, при обработке полупроводников и в визуализации. Однако для облучения твердых тел необходимы массивные и мощные лазерные системы. Индийские ученые нашли способ использовать преимущества лазерных импульсов для достижения лучших результатов. Они разработали метод генерации протонов с энергией нескольких MEV с использованием лазерных импульсов с низкой интенсивностью.
Чтобы нагревать и ускорить электроны в твердых телах, для интенсивного лазерного ускорения ионов необходимы мощные системы. Эти лазерные устройства обычно могут генерировать максимум несколько импульсов в секунду, в противном случае перегрев и повреждение лазерных компонентов. Следовательно, лазерные ионные ускорители используются только в крупных экспериментальных объектах, что ограничивает их применение на практике. Университетские лаборатории можно найти небольшими, но гораздо менее продуктивными лазерами, пишет Эврикалерт.
Ученые из Института фундаментальных исследований в Хайдарабаде преодолели эту разницу в размерах и мощности, разрабатывая лазеры с силой нескольких миллионов, способных генерировать мега -выполнения через импульсы частоты в тысячу раз в секунду. Чтобы достичь этого, они использовали хорошо известный дефицит лазерных схем ускорения -так -названные предварительные импульсы. Это небольшие вспышки лазерной энергии, которые предшествуют интенсивному лазерному импульсу. Они появляются в лазерных системах из -за различных дефектов.
Процесс ионного ускорения основан на предпосылке, что интенсивный лазерный импульс нагревает цель. Тем не менее, предварительные импульсы преждевременно изменяют твердую поверхность, часто даже разрушая деликатные элементы, доступные на нем. Дополнительное оборудование часто используется для подавления предварительных импульсов, что увеличивает сложность и ограничивает масштабируемость всей системы.
Вместо того, чтобы удалять предварительные импульсы, ученые выяснили, как использовать свои характеристики.
Эксперимент показал, что предварительный импульс образовал полость в жидком микроскопическом падении, создавая плазму низкой плотности. На такой плодородной почве лазерные импульсы возбуждают пару гигантских волн в плазме. Эти волны, как правило, быстро сокращаются по мере их движения, высвобождая взрывы электронов. В конечном итоге электроны несут ответственность за эффективное ускорение протонов до сотен перкинсов. Работая со скоростями тысяч раз в секунду и используя лазерные импульсы с помощью энергий Millijules, этот подход обеспечивает очень эффективное ускорение ионов.
Новый метод, который не требует крайней интенсивности лазера или подавления предварительных импульсов, делает путь для правления высокочастотных лазерных ионных ускорителей в университетских лабораториях.
