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

Электростимуляция заставила жука-киборга лезть на стену Электростимуляция заставила жука-киборга лезть на стену

Как электрическая стимуляция заставляет двигаться жука-киборга

N+1
Побег: история одного фото Побег: история одного фото

Несостоявшийся чемпион по бегу с барьерами — пограничник Конрад Шуман

Вокруг света
Ингибиторы янус-киназы не повысиил риск рака при лечении ревматоидного артрита Ингибиторы янус-киназы не повысиил риск рака при лечении ревматоидного артрита

Ученые выяснили, что терапия артрита ингибиторами янус-киназы не провоцирует рак

N+1
«Ты защитил семью»: вдова Михаила Круга в день его гибели показала нежное фото «Ты защитил семью»: вдова Михаила Круга в день его гибели показала нежное фото

Вдова Михаила Круга почтила память легендарного шансонье

Cosmopolitan
Не только японская манга: какие комиксы выпускаются в разных странах и чем они интересны Не только японская манга: какие комиксы выпускаются в разных странах и чем они интересны

Почему истории в картинках стали такими популярными по всему миру?

ТехИнсайдер
На фоне Серова На фоне Серова

Анна Толстова о Николае Фешине

Weekend
Правильно дышать, чтобы похудеть: восточные секреты стройности Правильно дышать, чтобы похудеть: восточные секреты стройности

Как сократить объемы потребляемой пищи за счет регуляции дыхания

Psychologies
Лжеимператор, поручик-бунтовщик, ссыльный песенник: три дерзких побега с каторги Лжеимператор, поручик-бунтовщик, ссыльный песенник: три дерзких побега с каторги

3 истории побегов с каторги

Вокруг света
5 главных законов личностного роста 5 главных законов личностного роста

Уделив внимание личностному росту, можно укрепить свое психологическое состояние

Psychologies
В ЮАР обнаружили костяное орудие парантропа древностью более миллиона лет В ЮАР обнаружили костяное орудие парантропа древностью более миллиона лет

Ученые нашли костяное орудие труда и псевдоорудия парантропа в пещере Купера

N+1
Охота за реальностью Охота за реальностью

Как живет сельский театр в деревне Фомиха

Seasons of life
Алкогольные пиршества помогли индейцам Уари расширить свое влияние в Перу Алкогольные пиршества помогли индейцам Уари расширить свое влияние в Перу

Антропологи обнаружили политическое значение у ритуального пьянства

N+1
Что происходит с кожей, когда мы делаем татуировки: рассказывает специалист Что происходит с кожей, когда мы делаем татуировки: рассказывает специалист

Все о путешествии чернил в эпидермис, дерму и бесконечной борьбе с макрофагами

Playboy
Покатались и хватит: как слезть с «эмоциональных качелей»? Покатались и хватит: как слезть с «эмоциональных качелей»?

Если вам знакомы перепады настроения — это они, эмоциональные качели

Psychologies
Красиво есть не запретишь Красиво есть не запретишь

Русская кухня давно больше, чем салат оливье и борщ

Tatler
А ты точно продюсер? Собираем домашнюю студию звукозаписи А ты точно продюсер? Собираем домашнюю студию звукозаписи

Домашняя студия: как выбрать микрофоны, звуковые карты и все-все-все

Playboy
Луны далеких миров: как ученые впервые увидели рождение спутника планеты Луны далеких миров: как ученые впервые увидели рождение спутника планеты

Астрономы обнаружили около планеты облако вещества, в котором образуются ее луны

Forbes
От Майкла Джексона до Шерон Тейт: самые жуткие смерти в истории Голливуда От Майкла Джексона до Шерон Тейт: самые жуткие смерти в истории Голливуда

Самые странные, жуткие и загадочные смерти знаменитостей

Cosmopolitan
Как развивается наша сексуальность Как развивается наша сексуальность

Из чего складывается сексуальность? Рождаемся мы с ней или приобретаем ее?

Psychologies
Губернатор печального образа Губернатор печального образа

В марте 1800 года в Твери от затора льда на Волге произошло большое наводнение

Наука и жизнь
Ремейк культовой «Сплетницы» против спин-оффа не менее знаковой «Американской истории ужасов». Новая битва сериалов Ремейк культовой «Сплетницы» против спин-оффа не менее знаковой «Американской истории ужасов». Новая битва сериалов

Разбираемся, почему спин-офф получился куда более вторичным, чем ремейк

СНОБ
Топ-5 самых интересных псевдонаук Топ-5 самых интересных псевдонаук

Если традиционное знание надоело, всегда есть альтернативы!

Maxim
Поесть на ходу: 10 городских деликатесов Поесть на ходу: 10 городских деликатесов

Всего за пару десятков лет стритфуд превратился в культруное явление

Вокруг света
Утро вечера мудренее: наш мозг решает проблемы, пока мы спим Утро вечера мудренее: наш мозг решает проблемы, пока мы спим

Почему и каким образом мозг ищет решения задач, когда мы отдыхаем?

Psychologies
Российские археологи нашли в Фанагории древний клад из 80 монет Российские археологи нашли в Фанагории древний клад из 80 монет

Артефакты относятся к VI веку нашей эры

N+1
Совсем другое тело Совсем другое тело

Наталья Давыдова – фитнес-гуру – о том, как обрести тело мечты после 35 лет

Домашний Очаг
Растаявший ледник в Монголии обнажил останки архаров и древнее оружие Растаявший ледник в Монголии обнажил останки архаров и древнее оружие

Археологи обследовали участки, высвободившиеся из-под ледника в Монголии

N+1
10 мыслей уверенных в себе людей 10 мыслей уверенных в себе людей

Каково это — не сомневаться в себе внешне, но и внутри?

Psychologies
Доходы растениеводов пока в плюсе Доходы растениеводов пока в плюсе

Несмотря на сложности прошлого сезона, участники рынка смогли неплохо заработать

Агроинвестор
Палеонтологи подтвердили миниатюризацию динозавров-муравьедов Палеонтологи подтвердили миниатюризацию динозавров-муравьедов

Уменьшение размеров тела динозавров связали с их диетой

N+1
Открыть в приложении