Предложен способ усиления рентгеновского излучения

Один из самых значимых научных проектов, реализующихся сегодня – Национальный Центр Физики и Математики (НЦФМ). Под его эгидой собрано несколько проектов научных установок класса «мегасайенс», самая крупная и первая из которых — ИНОК (ИНтенсивный Обратный Комптон). ИНОК представляет собой источник рентгеновского и гамма излучения, основанный на эффекте обратного комптоновского рассеяния (взаимодействия лазерных лучей с потоками электронов).

Его создание позволит получить новые данные о структуре атомного ядра, обеспечить более точные и достоверные данные о сечениях фотоядерных реакций, а также разработать новые подходы к физике деления ядер, что важно для многих областей, активно использующих современные технологии, от ядерной медицины до оборонной промышленности.

Ключевой вопрос, стоящий перед разработчиками ИНОК – как увеличить число излученных фотонов, а вместе с ним и светимость источника. Над решением этого вопроса работают исследователи из Новосибирска, Сколково, МГУ и других научных центров.

В настоящее время учеными НИЯУУ МИФИ предлагаются новые оригинальные схемы, которые позволяют существенно увеличить данные показатели за счет резкого повышения эффективности взаимодействия лазерного импульса и электронного пучка.

Предложенные схемы были представлены аспирантом кафедры физики конденсированных сред, младший научный сотрудник лаборатории «Излучение заряженных частиц» Дмитрием Гавриленко на прошедшем на днях выездном заседании Научно-технического совета НЦФМ и совета РАН по фундаментальной ядерной физике в Калининграде, где вызывали большой интерес ученых.

Первая из предложенных схем – «краб кроссинг схема» – основана на одновременном развороте электронного и лазерного импульсов перед областью взаимодействия. Такая схема обеспечила рекордные показатели светимости на коллайдерах, однако еще не применялась в комптоновском рассеянии.

Самые свежие результаты научных исследований в лаборатории позволяют впервые рассмотреть наиболее сложную и продвинутую реализацию этой схемы, так называемую crab-waist, которая учитывает изменение формы лазерного импульса вдоль траектории электронного пучка. Оказывается, такой эффект может быть заметен для планируемых параметров установки.

Вторая схема основана на необычном использовании эффекта когерентности. Дмитрий показал, что если развернуть пучки так, чтобы их геометрическая область пересечения двигалась со сверхсветовой скоростью (что не противоречит специальной теории относительности, т.к. это не физический объект), то будет возникать эффект когерентного усиления, аналогичный эффекту Вавилова-Черенкова в среде. Это может привести к многократному росту интенсивности рентгеновского и гамма-источников НЦФМ.