Первые результаты испытаний кильватерного ускорителя AWAKE

26 мая 2018 года, коллаборация AWAKE в CERN успешно разогнала электроны с использованием метода кильватерного ускорения, в ходе которого образуются поля с огромным потенциалом при прохождении заряженных частиц через плазму. Статья, описывающая этот важный результат, была опубликована 29 августа 2018 года в журнале Nature. Энергия электронов, ускоренных данным методом, возросла почти в 100 раз на дистанции в 10 метров: с 19 МэВ при подаче в ускоритель и до 2 ГэВ на выходе. Хотя данная методика всё ещё находится в ранней стадии, но использование полей, получаемых в ходе кильватерного ускорения, может значительно снизить размеры, а следовательно, и стоимость ускорительных установок, необходимых для достижения высоких энергий столкновений частиц.

AWAKE является проектом по изучению практического использования протонов в качестве частиц, вызывающих возмущение в плазме с последующим ускорением электронов до энергий больших чем можно достигнуть стандартными методами. Традиционные ускорители используют радиоволновые резонаторы для ускорения пучков частиц. Данный метод подразумевает изменение полярности положительно и отрицательно заряженных зон внутри радиоволнового резонатора, за счёт чего частицы ускоряются в ходе комбинации притяжения и отталкивания внутри резонатора. В сравнении с этим, в ускорителях кильватерного типа частицы разгоняются за счёт того, что они «плывут» на плазменной волне, которая имеет схожие положительно и отрицательно заряженные зоны.

Метод кильватерного ускорения не является новым: впервые он был предложен в 1970х годах.  «Кильватерные ускорители имеют два типа пучков: пучок частиц, являющийся целью ускорения, именуется как «пучок-свидетель», в то время как пучок, создающий собственно волну плазмы, называется «разгоняющий пучок» (драйвер)»,- объясняет Аллен Калдвелл (Allen Caldwell), представитель коллаборации AWAKE. Предыдущие образцы кильватерных ускорителей использовали электроны или лазеры в качестве «драйвера». AWAKE является первым экспериментом, использующим протоны в качестве разгоняющего пучка, и CERN предоставляет идеальную возможность для испытания методологии. «Драйверные» пучки протонов проникают в плазму глубже, чем пучки электронов или лазеры. «Таким образом, - добавляет Калдвелл, - кильватерные ускорители, задействуя протоны в качестве «драйверных пучков», могут разгонять ускоряемые пучки на больших интервалах и соответственно позволяют достичь более высоких энергий».

Источник материала: пресс-центр CERN

Перевод: Смирнов Никита

Редакция: Козлова Екатерина