Физики создали рекордный электронный луч
Ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США достигли значительного прорыва в физике пучков, создав сверхкороткий электронный пучок с пиковым током, в пять раз превышающим показатели любых других аналогичных пучков на Земле. Это достижение, описанное в статье журнала Physical Review Letters, решает одну из ключевых задач в области ускорителей частиц и открывает новые возможности для исследований в квантовой химии, астрофизике, материаловедении и других научных дисциплинах.
Традиционные методы сжатия и фокусировки электронных пучков с использованием микроволновых полей сталкивались с проблемой потери энергии и ухудшения качества пучка. Для преодоления этих ограничений исследователи SLAC применили технологию лазерной формовки, изначально разработанную для рентгеновских лазеров на свободных электронах, таких как источник когерентного света линейного ускорителя (LCLS). Лазерная модуляция энергии позволила достичь гораздо более высокой точности, чем при использовании микроволновых полей.
Процесс создания такого пучка требует точного управления лазерным взаимодействием с электронами на начальном этапе, последующего перемещения пучка без потери модуляции и его сжатия. После нескольких месяцев тестирования и доработок команде ученых под руководством Клаудио Эммы удалось создать высокоэнергетические электронные пучки длительностью в фемтосекунды и пиковой мощностью в петаватт. Эти пучки значительно превосходят по мощности и точности все ранее достигнутые результаты.
Новый электронный пучок позволяет ученым исследовать широкий спектр природных явлений, включая процессы в квантовой физике, материаловедении и астрофизике.
Особый интерес представляет возможность дальнейшего сжатия пучков для генерации аттосекундных световых импульсов, что расширит возможности LCLS и откроет новые горизонты для научных исследований.
Ученые подчеркивают, что сочетание сверхкоротких электронных пучков и световых импульсов создает уникальные условия для изучения физических и химических процессов на ранее недоступных временных и энергетических масштабах.