Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.995 RSS
←   Октябрь 2006   →
 1
 2
02.10.2006
08:40:24
16:20:40
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
13.10.2006
12:57:40
17:56:36
14
15
16
17
18
18.10.2006
17:43:11
20:08:22
19
20
21
22
23
23.10.2006
15:26:53
15:39:33
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.995 подписчиков
-1 за неделю
←   Все выпуски   →

Получены первые снимки кильватерных волн


«Хронология далекого прошлого»

Хронология далекого прошлого

18 тысяч лет назад...
330 миллионов лет назад...
Откуда берутся эти цифры? Насколько им можно доверять?

Статья доктора биологических наук Александра Маркова открывает на «Элементах» раздел Методология науки

Получены первые снимки кильватерных волн

30.10.2006

Изображение кильватерной волны, созданной 30-тераваттным лазерным импульсом в разреженной плазме (рис. с сайта www.aps.org)
Изображение кильватерной волны, созданной 30-тераваттным лазерным импульсом в плазме плотностью 2,7 × 1018/см3 (рис. с сайта www.aps.org)

Физики из Техасского и Мичиганского университетов разработали и испытали аппаратуру, которая позволяет фотографировать сверхбыстрые кильватерные волны, распространяющиеся в разреженной плазме.

Кильватерные волны в плазме чаще всего возбуждают с помощью мощных импульсов лазерного излучения. Каждый такой импульс выталкивает электроны со своего пути и потому тянет за собой волну зарядовой плотности. В сильно разреженной плазме скорость импульса почти не отличается от скорости света. Поскольку кильватерная волна распространяется вслед за импульсом без отставания, ее фазовая скорость совпадает с групповой скоростью самого импульса, то есть опять-таки приближается к световой. Фазовая скорость кильватерной волны в данном эксперименте составила 0,99997 скорости света.

Кильватерные плазменные волны давно интересуют ученых — и сами по себе, и как средство создания мощных электронных ускорителей сравнительно небольших размеров. Дело в том, что при прохождении таких волн в плазме возникают чрезвычайно сильные электрические поля, которые можно использовать для разгона электронов или иных заряженных частиц до релятивистских и ультрарелятивистских энергий на очень коротких дистанциях порядка всего лишь нескольких метров или даже сантиметров. Общая теоретическая концепция плазменного ускорения электронов с лазерным возбуждением кильватерных волн была опубликована Тоши Таджима и Джоном Доусоном еще в 1979 году, однако ее реализация на практике растянулась почти на два десятилетия. Впервые такой эксперимент в 1997 году осуществили французские физики, которым удалось получить плазменные поля с напряженностью 1,5 миллиарда В/м (воль! т на метр) и увеличить энергию инжектированных в плазму электронов на 1,6 МэВ (мегаэлектронвольт, 106 электронвольт).

Эти эксперименты сильно стимулировали последующие исследования в области плазменного ускорения электронов (впрочем, и не только их: в 2002 году физики из Стэнфордского университета впервые в мире генерировали таким способом пучок ультрарелятивистских позитронов с энергией 80 МэВ; кильватерные волны используют и для ускорения ионов). К настоящему времени в плазме уже получены поля с напряженностью порядка 100 миллиардов В/м, и скорее всего это еще не предел. Однако для практического создания плазменных суперускорителей надо не только разрешить множество чисто технических проблем, но и накопить побольше конкретной информации о динамике самих кильватерных волн. Недавно заслуженный профессор физики Техасского университета в Остине Майкл Доунер (Michael Downer) и его коллеги сделали важный шаг в этом направлении, научившись получать мгновенные фотографии этих волн.

Суть их метода состоит в следующем. Вдогонку за драйверным 30-тераваттным лазерным импульсом с максимумом на длине волны 800 нанометров сразу же посылаются еще два диагностических импульса меньшей мощности. Они распространяются в поле кильватерной волны драйверного импульса и в силу этого меняют свою форму. Затем эти импульсы «смешиваются» в спектрометре, рождая интерференционную голограмму, несущую информацию о структуре кильватерного волнового фронта. Анализируя такие голограммы, ученые впервые смогли получить изображения кильватерных плазменных волн. Эти изображения, а также принципиальную схему эксперимента можно посмотреть здесь (Pdf, 66 Кб). Статья с изложением этих результатов (N. Matlis et al. Snapshots of Laser Wakefields) появится в  ноябре в журнале Nature Physics.

Источник: N. H. Matlis, S. Reed, S. S. Bulanov, V. Chvykov, G. Kalintchenko, T. Matsuoka, P. Rousseau, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, S. Kalmykov, G. Shvets, M. C. Downer. Snapshots of laser wakefields (иллюстрации к статье можно посмотреть здесь) // Nature Physics. doi: 10.1038/nphys442.

Алексей Левин

См. также:
Плазменные ускорители преодолели рубеж в 1 ГэВ, «Элементы», 29.09.2006.

Эта новость на «Элементах»
 

Предыдущие новости

27.10 Найден самый большой птичий череп

Американские палеонтологи нашли в Патагонии самый крупный птичий череп из всех известных науке. Череп длиной 716 мм принадлежал гигантской нелетающей хищной птице из семейства Phorusrhacidae, жившей 10–15 млн лет назад. Судя по костям конечностей, найденным вместе с черепом, гигантские фороракосы были быстрыми бегунами.

24.10 Лекарство от наследственных болезней будут выделять из паразитического жгутиконосца

Индийские ученые показали, что белковый комплекс RIC, выделенный из лейшманий, нормализует обмен веществ в клетках людей с тяжелыми наследственными заболеваниями, вызванными мутациями митохондриальных генов. RIC перекачивает из цитоплазмы в митохондрии продукты тех генов, которые в митохондриальном геноме испорчены, а в ядерном — нет.

24.10 Эффект Казимира не может приводить к расталкиванию симметричных тел

Способна ли сила Казимира сменить притяжение на отталкивание? Доказанная недавно теорема говорит, что нет, по крайней мере для симметричных тел. Результаты имеют самое прямое значение для микромеханики и нанотехнологий.

24.10 Содержание кислорода в атмосфере Земли менялось скачком

Заметное увеличение содержания свободного кислорода в атмосфере Земли 2,4 млрд лет назад, по-видимому, произошло в результате очень быстрого перехода от одного равновесного состояния к другому. Наличие подобной «бистабильности» позволяет понять, почему было так мало свободного кислорода в течение 300 млн лет после того, как его стали вырабатывать цианобактерии.

23.10 Обитатели земных недр не нуждаются в солнечном свете

Глубокая скважина, пробуренная южноафриканскими старателями, позволила ученым обнаружить подземное микробное сообщество, которое просуществовало в полной изоляции от остальной биосферы минимум 3 млн лет. Всё необходимое эти микробы получают из земных недр, и их жизнь совершенно не зависит от процессов, происходящих на поверхности.

23.10 Опубликованы результаты реалистичного моделирования глобального потепления в ближайшие два века

Впервые построена реалистичная модель эволюции глобального климата, с хорошей точностью описывающая наблюдательные данные за последний век. На основании нее предсказаны изменения климата в ближайшие два века.

23.10 Древнейшие эмбрионы: чьи же они?

Внушительная команда ученых из шести стран собралась, чтобы понять, кому принадлежат древнейшие ископаемые эмбрионы из Душантуо. Обсудив внешние и внутренние детали их строения, специалисты склонны теперь приписывать эти эмбрионы неким примитивным многоклеточным животным — общим предкам губок и кишечнополостных.

20.10 В подводном грязевом вулкане обнаружены неизвестные микробы

Большой грязевой вулкан на дне Баренцева моря оказался населен тремя типами микробных сообществ, живущих за счет окисления метана. бактерии В центре вулкана окисляют метан при помощи кислорода, микробные комплексы двух типов на периферии — окисляют метан при помощи сульфатов. Все эти сообщества, однако, не успевают утилизировать даже половину метана, выделяемого вулканом.

19.10 Клетки меланомы выдадут себя особенным звучанием

Исследователи из Миссурийского университета в г. Колумбия разработали принципиально новый метод диагностики злокачественной меланомы. Он основан на выявлении раковых клеток с помощью регистрации издаваемых ими звуков. Это первая в мире методика идентификации опухолевых клеток посредством электронного «прослушивания».
В избранное