Американские физики из Национальной ускорительной лаборатории SLAC в Калифорнии сгенерировали электронные пучки с самым высоким током и пиковой мощностью, которые когда-либо производились. Исследование опубликовано в научном журнале Physical Review Letters (PRL).
В течение многих лет ученые находили новые применения мощному лазерному свету, от расщепления атомов до имитации условий внутри других планет.
Исследователи разработали метод, позволяющий сжать электронный пучок до невероятно коротких импульсов длиной всего 0,3 микрометра. Для этого они использовали ускоритель, где электроны разгонялись до 99% скорости света. Ключевым элементом эксперимента стало управление траекторией электронов с помощью магнитов, что позволило сжать пучок и увеличить его мощность.
«Мы смогли упаковать огромное количество заряда в чрезвычайно короткий промежуток времени — 100 килоампер тока всего за одну квадриллионную секунды», — объяснили авторы открытия.
Ученые сравнили процесс с гонками на овальной трассе. Электроны, как гоночные автомобили, движутся по кругу, но на поворотах теряют энергию. Чтобы минимизировать потери, исследователи заставили электроны двигаться по более прямой траектории с помощью магнитов. Это позволило сжать пучок и увеличить его плотность.
Затем, добавляя дополнительные магниты, ученые смогли еще больше сжать пучок, превращая энергию в свет и делая импульсы еще короче и мощнее.
Создание таких мощных электронных пучков открывает новые горизонты для научных исследований. Например, они могут быть использованы для изучения сверхбыстрых, химических процессов, получения новых видов плазмы и исследования природы вакуума и фундаментальных свойств пространства.
