В ЦЕРН подтвердили метод ускорения частиц, разработанный сибирскими учеными

Физики проекта AWAKE в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) на основе теоретической модели сибирских ученых впервые ускорили электроны с помощью волны, создаваемой сгустком протонов в плазме, сообщает в четверг Институт ядерной физики (ИЯФ СО РАН).

В научном институте пояснили, что электроны с начальной энергией 19 МэВ (мегаэлектронвольт) пролетели в плазме десять метров и увеличили энергию более чем в 100 раз – до 2 ГэВ (гигаэлектронвольт). Новый способ позволит уменьшить размеры, а значит и затраты на строительство будущих экспериментальных установок. В разработке принимали участие специалисты из десяти стран мира, в том числе и ученые ИЯФ СО РАН, которые создали теоретическую модель и показали возможность успешного применения метода протонного ускорения. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Nature.

«Команда ИЯФ СО РАН отвечала за моделирование физических процессов в эксперименте. Это позволило определить, как нам строить установку, какие у нее будут параметры, какие инженерные особенности. Новосибирцы помогли найти ответы на вопросы о том, как будет себя вести пучок протонов в плазме, как будет происходить процесс самомодуляции. На основе этих расчетов мы и построили установку», — приводятся в сообщении Института слова руководителя проекта AWAKE Эдды Гшвентер (Edda Gschwendtner).

Традиционный способ ускорения частиц до высоких энергий предполагает использование высокочастотных резонаторов, проходя через которые, пучки ускоряются под действием электромагнитного поля. В 2013 году в ЦЕРН началась работа над проектом AWAKE (полное название — «Advanced proton-driven plasma WaKefield Acceleration Experiment»). Его основная задача – экспериментально подтвердить возможность использования альтернативного метода, при котором частицы летят сквозь плазму и ускоряются под действием волн, возникающих в ней.

Теоретический координатор проекта AWAKE, главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, профессор Новосибирского госуниверситете Константин Лотов отметил, что идея кильватерного ускорения в плазме возникла еще в 70-х годах.

«Это название появилось из-за аналогии со следом на поверхности воды, который остается за кормой идущего судна. Пучок-драйвер, проходя через плазму, создает в ней волну и таким образом разгоняет электроны, летящие следом. Раньше в качестве драйвера использовались пучки электронов или мощные лазерные импульсы. Мы же нашли способ использовать протонный пучок, в котором в тысячи раз больше энергии, чем в самых лучших электронных и лазерных драйверах», — сказал ученый.

По словам Лотова, новая технология позволит при существующих размерах ускорителей примерно в сто раз увеличить энергию электронных и позитронных пучков, доступных в эксперименте.