Разработано новое лазерное устройство

Физики из лаборатории Стэнфорда разработали новый тип лазерного ускорителя частиц, которые в состоянии придать энергию электронов, превышающей в 10 раз показатели обычных ускорителей этого рода. Главной составляющей этой разработки является конструирование наномикросхемы из кварцевого стекла, которые по размеру не превышает маленькое зернышко риса. Представляет интерес, что это устройство разработано специально для лазеров, свободно находящихся в продаже, а не только в уникальной лаборатории. Для сборки устройства не требовалось дорогостоящее оборудование. Проводились испытания, чтобы выявить количество энергии, передаваемой за единицу длины ускорителя электронам. Получилась цифра, которая эквивалентна 300 млн. электронвольт на метр. Этот показатель оказался значительно больше, чем показатель существующего сегодня линейного ускорителя, который имеет длину в 3,2 километра. Целью ученых было добиться придания частице миллиарда электронвольт. После первого эксперимента треть этого пути была пройдена.

На сегодняшний день с целью разгона электронов используют микроволны. Но ученые стремятся найти более экономичный вариант, позволяющий разработать ускорители без возведения циклопических сооружений, наподобие адронного коллайдера. Несмотря на то, что работают они на лазерах с коротким импульсом, но прорывов добиться так и не удалось.

В первой фазе ускорения частицам придают скорость, которая схожа со скоростью света. Вторая фаза предусматривает придание ускорения, которая практически не влияет на скорость частицы, но при этом растет энергия. Далее этого осуществляется самый сложный процесс, и если в первом случае обычные ускорители могут справиться с задачей, то в экспериментах разработанное лазерное устройство было использовано на втором этапе. Разогнанные на первой фазе частицы сосредотачиваются к небольшом канале в полмикрона диаметром, который располагается внутри микросхемы, в ней предварительно нанесены нанонеровности. Волны ИК-лазера в обычных условиях смогли бы разгоняться до такой степени, что замедляли их. Но из-за того, что канал сужен, излучение лазера регулируется во времени и сочетается с прохождением электрона через нужные участки, ускорение становится более высоким, в то время, как ускорение – более низким по сравнению с естественными условиями.

Полученное устройство может быть использовано в лабораториях для определения изъянов костей человека или его внутренних органов без использования рентгена.