В ЦЕРНе разогнали электроны волной протонов в плазме

Работы по эксперименту AWAKE. Фото ЦЕРН

Коллаборации AWAKE  (Advanced proton-driven plasma WaKefield Acceleration Experiment) в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) впервые удалось ускорить электроны с помощью волны, создаваемой сгустком протонов в плазме. В разработке принимали участие специалисты из 10 стран мира, в том числе и ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН. Результаты опубликованы в журнале Nature.

«Команда ИЯФ отвечала за моделирование физических процессов в эксперименте, – комментирует лидер проекта AWAKE Эдда Гшвентер, – это позволило определить, как нам строить установку, какие у нее будут параметры, какие инженерные особенности. Новосибирцы помогли найти ответы на вопросы о том, как будет себя вести пучок протонов в плазме, как будет происходить процесс самомодуляции. На основе этих расчетов мы и построили установку».

Теоретический координатор проекта AWAKE, главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН Константин Лотов пояснил принцип ускорения в плазме: «Пучок-драйвер, проходя через плазму, создает в ней волну и таким образом разгоняет электроны, летящие следом. Раньше в качестве драйвера использовались пучки электронов или мощные лазерные импульсы. Мы же нашли способ использовать протонный пучок, в котором в тысячи раз больше энергии, чем в самых лучших электронных и лазерных драйверах». 

Для проведения эксперимента AWAKE используется синхротрон SPS – один из ускорителей, обеспечивающих протонами Большой адронный коллайдер. Протоны из SPS с энергией 400 ГэВ, выпускаются в плазменную секцию, в которой находятся пары рубидия. Одновременно с этим лазерный импульс выбивает электроны из атомов газа и превращает его в плазму. Сквозь плазму летит протонный пучок, который и создает в ней колебания. Эти волны разгоняют электроны, которые выпускаются в плазму с относительно низкой энергией под определенным углом. На другом конце плазменной секции находится дипольный магнит, который направляет ускоренные электроны на детектор.

По информации пресс-службы ИЯФ СО РАН