Физики стоят на пороге революции в области разработки ускорителей частиц — технология, которая разрабатывается с 1970-х годов, способна значительно уменьшить размеры таких установок с километров до нескольких десятков метров, заметно снижая их стоимость. Речь идёт о методе «плазменного ускорения», где разгон электронов осуществляется посредством использования волн в ионизированном газе. В отличие от традиционных систем, таких как Большой адронный коллайдер (БАК), которые зависят от электромагнитных полей в металлических камерах и могут поддаваться пробоям при высоких энергиях, плазменные модули способны выдерживать огромные нагрузки. Это обеспечивает возможность ускорения в 1000 раз больше на каждый сантиметр пути частиц.
Источник: Julien Marius Ordan / CERN / Science Photo Library
Этот метод напоминает сёрфинг: электроны «едут» на волне, которая создаётся в плазме при помощи лазера или потока частиц. Такая компактность открывает новые перспективы для лабораторий, где прежние системы требовали километровых тоннелей, теперь достаточно будет обычного помещения. Тем не менее, остаются важные задачи: необходимо интегрировать множество плазменных камер для достижения более высоких энергий, обеспечить стабильность пучков и научиться контролировать позитроны — античастицы электронов, управляемые сложнее.
«Мы находимся в критической точке: переходим от экспериментов к созданию полноценных установок», — говорит Спенсер Гесснер из лаборатории SLAC (США), который участвует в разработке прототипа. Международная команда учёных, куда входят специалисты Института физики Макса Планка (Германия), нацелена за четыре года решить главные технические вопросы и определить наилучший метод для демонстрационной установки, запланированной к строительству в течение десятилетия.
Николь Хартман, физик из Технического университета Мюнхена, отмечает: «Эта технология не только дешевле, но и более адаптивна. Если бы мне нужно было решить, куда инвестировать миллиард, это был бы очевидный выбор». Пока что плазменное ускорение не заменяет БАК — следующий проект по изучению бозона Хиггса будет основываться на традиционных подходах. Тем не менее, прогресс в этой области может сделать фундаментальные исследования более доступными, расширяя горизонт поиска частиц и изучения материи к середине века.
Источник: iXBT
