Новый метод протонного ускорения частиц был предложен российскими специалистами из Института ядерной физики имени Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ). Экспериментальная проверка метода проводилась учеными проекта AWAKE из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН). Частицы были впервые разогнаны с помощью волны, создаваемой сгустком протонов в плазме. На практике метод позволит сделать будущие установки более компактными, что в свою очередь уменьшит стоимость их создания и обслуживания. Результаты эксперимента были описаны в журнале Nature.

В проекте AWAKE (Advanced proton-driven plasma WaKefield Acceleration Experiment) работают специалисты из десятка стран мира, в том числе и из России. Российские физики создали теоретическую модель нового метода протонного ускорения и объяснили возможность его успешного использования.

«Команда Института ядерной физики имени Будкера отвечала за моделирование физических процессов в эксперименте. Предложенная ими модель рассказала нам, как построить установку, какие у нее будут параметры и инженерные особенности. Новосибирцы помогли найти ответы на вопросы о том, как будет себя вести пучок протонов в плазме, как будет происходить процесс самомодуляции», — говорит руководить проекта AWAKE Эдда Гшвентер.

При традиционном методе ускорения частиц до высоких энергий используется набор высокочастотных резонаторов. Проходя через эти резонато ры, пучки частиц ускоряются под воздействием очень мощного электромагнитного поля.

Поиск альтернативных методов ускорения частиц начался учеными из ЦЕРН в 2013 с запуском проекта AWAKE. Ученые хотели экспериментально доказать эффективность альтернативного метода ускорения с помощью волн плазмы, через которую будут проходить частицы.

С помощью предложенного российскими учеными и воплощенного специалистами проекта AWAKE метода частицы с начальной энергией в 19 МэВ (мегаэлектронвольт) пропустили через плазму. Длина поля плазмы составила всего 10 метров, но этого хватило, чтобы разогнать частицы в более чем в 100 раз – до 2 ГэВ (гигаэлектронвольт).

По словам теоретического координатора проекта AWAKE и научного сотрудника сотрудник Института ядерной физики имени Будкера профессора Константина Лотова, идея плазменного ускорения частиц была озвучена еще в 70-х годах.

В выводах физиков ЦЕРН тем не менее отмечается, что успешные результаты эксперимента показывают лишь потенциальную выгоду от использования протонного метода ускорения частиц. Создание ускорителей, в которых будет применяться этот метод, станет возможно лишь в будущем. Но для этого необходимы новые исследования и эксперименты с уже существующими установками.

Обсудить успех специалистов ЦЕНР можно .