Открыто новое препятствие для получения эффективных пучков ускорителя
Москва, 11:10, 07 Июн 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Сотрудники Лаборатории физики плазмы Принстонского университета (PPPL) обнаружили неожиданное новое препятствие для получения высокомощных ионных лучей.
Такие импульсы атомных частиц, проходящие через ускорители, используются в различных процессах, вроде создания сверхгорячих экстремальных состояний материи, сообщает eurekalert.org. Предполагается, что мощные ионные лучи существуют в ядрах гигантских планет. Но для их изучения требуется нейтрализация положительно заряженных импульсов, чтобы сфокусировать отрицательные электроны. Ученые обнаружили множество препятствий в данном процессе.
Команда из PPPL пополнила список новым неожиданным барьером. Результаты исследования представлены в Physics of Plasmas.
Открытие предлагает объяснение плохой скорости нейтрализации, которую впервые наблюдали в опытах, проведенных Национальной лабораторией Лоуренса в Беркли в 2002-м. Причина оставалась неизвестной до создания кодов, позволяющих симулировать процесс. Ее обнаружил Чаохуэй Лан из Китайской академии инженерной физики, когда проводил симуляции электронной динамики с Игорем Кагановичем из PPPL. Они изучали введение электронов из тонкой нити в луч для его нейтрализации. Результаты показали, что такой подход менее эффективен в сравнении с прохождением импульса через плазму.
«Симуляция дала неожиданные результаты, — сказал Лан, ведущий автор работы. – Я назвал явление «заряженными островками», которые нельзя нейтрализовать дальнейшим введением электронов».
Специалист случайно обнаружил формирование «электростатических одиночных волн» (ЭОВ) – разновидности стабильных, возбужденных электронами колебаний, о которых не сообщали прошлые исследования. Длина волн достигает нескольких сантиметров. Они двигаются вперед-назад по ионному лучу, влияя на перемещение электронов и ухудшая нейтрализацию. Волны слабо взаимодействуют друг с другом. В некоторых случаях они передают энергию электронам, выталкивая их из луча.
Для решения проблемы ученые предложили расширить водимую нить частиц.
«Так электроны равномернее распределяются, и снижается возбуждение волн, — сказал Каганович. – Модель, разработанная в PPPL, должна помочь ученым лучше понять механизмы в основе явления и контролировать его».
