Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

ЦЕРН готовит испытания нового мини-ускорителя частиц

Ключевые слова:  БАК, Коллайдер, Открытие, ЦЕРН

Опубликовал(а):  Доронин Федор Александрович

14 октября 2015

Один из самых дорогих научных инструментов в мире – Большой адронный коллайдер был открыт всего семь лет назад, но Европейская организация по ядерной энергии ЦЕРН уже одобрила запуск следующего захватывающего проекта. Новый ускоритель не сможет соревноваться в масштабах с 27-километровым основным кольцом БАК, но в этом и будет заключаться его преимущество.

В существующих коллайдерах для разгона заряженных частиц используют электрические поля, направление которых переключается с высокой частотой. Каждое переключение подталкивает частицы вперёд, придавая им дополнительное ускорение. Но кольца таких ускорителей содержат участки с металлическими стенками, в которых при слишком высокой напряжённости поля происходят электрические пробои. Это ограничение заставляет снижать силу поля и строить длинные разгонные кольца, чтобы адроны успели набрать необходимую скорость перед столкновением.

Изначально ЦЕРН планировал к концу срока эксплуатации БАК в 2030-х годах ввести в строй ещё более исполинский коллайдер. Но последующие расчёты показали, что существующий диаметр кольца близок к пределу, превышение которого во много раз увеличит стоимость проекта. Поэтому учёные обратились к альтернативному решению, которое было предложено ещё в 70-х годах прошлого века.

Кильватерное ускорение подразумевает разгон частиц с помощью потока электронов, протонов или лазерных импульсов, которые, проходя сквозь плазму, заставляют электроны и протоны колебаться в кильватерном следе проходящих разгоняющих частиц.

За лучом или пучком образуются волны колеблющегося заряда (положительно и отрицательно заряженные регионы меняются местами, как волна на воде). Если в нужный момент запустить в этот "коридор" заряженные частицы, они подобно серфингисту будут двигаться вместе с волной, постоянно получая дополнительное ускорение. В результате частицы получают на том же пути в 1000 раз большее ускорение.

На сегодняшний день прототипы плазменных ускорителей были собраны в нескольких научных центрах. И вот самая известная в мире лаборатория физики высокой энергии готовиться создать собственную установку в рамках проекта AWAKE (Advanced Wakefield Experiment).

Её главное отличие от аналогов заключается в том, что в качестве драйвера для раскачки плазмы впервые будут использованы протоны. Они тяжелее электронов, поэтому каждый импульс преодолевает большее расстояние сквозь плазму и создаёт более длинный заряженный туннель, обеспечивающий лучшее ускорение.

Кроме того, такое устройство будет совместимо с БАК, который также настроен на работу с протонами. Именно протонные пучки, генерируемые действующим коллайдером, будут использоваться в первых экспериментах с прототипом.

Общие инвестиции на подготовку концепции AWAKE уже превысили 22 миллиона долларов США. Первые тесты должны быть завершены до конца 2018 года, когда ЦЕРН закроет свои ускорители на переоборудование. К этому времени специалисты должны понять, можно ли преобразовать пучки протонов в короткие импульсы.

В любом случае полученной в экспериментах энергии будет недостаточно для создания плазменных волн, и в будущем новый инструмент должен генерировать гораздо более мощные потоки протонов. Зато размеры такой установки будут во много раз меньше существующих. При этом энергия электронов в плазменном ускорителе длиной всего несколько километров может в шесть раз превосходить расчётные показатели проектируемого Международного линейного коллайдера длиной 31 километр, строительство которого планируется начать в Японии не раньше 2020 года.

Конечно, до практического использования новых ускорителей ещё далеко. Но многие учёные считают, что рано или поздно технология получит распространение не только для экспериментов с элементарными частицами. Со временем размеры плазменных установок могут уменьшиться до нескольких десятков метров. Тогда ускоренные электроны можно будет использовать для накачки лазера в лазерных рентгеновских микроскопах. Полученные световые импульсы будут иметь такую высокую частоту, что с их помощью удастся наблюдать движения отдельных молекул.


Источник: CERN, Nature, Вести.Наука




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Нано-Юдо
Нано-Юдо

4 февраля объявили лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке»
4 февраля в здании Минобрнауки РФ состоялась торжественное награждение лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке». 11 научно-просветительских проектов были отмечены престижной наградой.

Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии
5 февраля в Московском университете в Шуваловском корпусе МГУ состоится Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии, посвященный Международному году Периодической таблицы химических элементов, начало - 10 часов.

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Самые необычные таблицы Менделеева на выставке Международного года Периодической таблицы химических элементов

6-8 февраля в Российской академии наук состоялось торжественное открытие Международного года периодической таблицы химических элементов в России и приуроченная к этому масштабная интерактивная выставка

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.