Исследователи из университета Дюссельдорфа имени Генриха Гейне и Юлихского научно-исследовательского центра (Германия) совершили важное открытие. Впервые в мире удалось подтвердить, что при лазерно-плазменном ускорении сохраняется поляризационное состояние частиц.
Традиционные ускорители частиц, подобные тем, что работают в ЦЕРН, — это масштабные сооружения длиной в несколько километров. В них для разгона частиц используют магниты и радиочастотные резонаторы. Лазерно-плазменные ускорители — более компактная и экономическая альтернатива. По словам исследователей, такие установки могут достигать градиентов ускорения, в 1000 раз превышающих показатели обычных ускорителей.
Ключевой достижение команды — доказательство того, что даже при столь высоких градиентах спиновая ориентация частиц остается стабильной. Сохранение поляризации крайне важно для ряда научных задач. Например, в управляемом термоядерном синтезе вероятность реакции заметно возрастает, если спины сливающихся ядер параллельны друг другу.
Выравнивание спинов имеет решающее значение для целого ряда фундаментальных научных вопросов, поскольку оно влияет на взаимодействие между частицами. При управляемом ядерном синтезе вероятность реакции — а значит, и количество энергии, вырабатываемой в реакторе, — значительно возрастает, когда спины сливающихся ядер, так сказать, «ядерного топлива», расположены параллельно
Для проверки теории ученые провели серию экспериментов с гелием-3 — изотопом инертного газа. Предварительно поляризованный гелий-3 доставили в Центр исследования тяжелых ионов имени Гельмгольца в Дармштадте. Там с помощью мощного лазера PHELIX исследователи ускорили ионы, а затем проанализировали их состояние с помощью детекторов CR‑39. Данные подтвердили, что степень поляризации сохранилась. Результаты исследования физики изложили в двух статьях в журналах Reports on Progress in Physics и High Power Laser Science and Engineering.
Открытие дает импульс развитию термоядерного синтеза и открывает новые возможности для фундаментальной науки. Оно поможет в изучении структуры материи и фундаментальных воздействий, а также в поиске кандидатов на роль темной материи, например, аксионов. Это наглядно демонстрирует потенциал компактных лазерно-плазменных ускорителей для исследований в области физики высоких энергий.
Ранее Наука Mail рассказывала, что российские физики нашли способ разогнать закрученные частицы.
