ЛА́ЗЕРНОЕ УСКОРЕ́НИЕ

ЛА́ЗЕРНОЕ УСКОРЕ́НИЕ за­ря­жен­ных час­тиц, ос­но­ва­но на ис­поль­зо­ва­нии элек­трич. по­лей, соз­да­вае­мых мощ­ны­ми им­пуль­са­ми ла­зер­но­го из­лу­че­ния в ва­куу­ме или ве­ще­ст­ве. При­ме­не­ние Л. у. для элек­тро­нов впер­вые пред­ло­же­но япон. фи­зи­ком К. Ши­мо­дой и рос. фи­зи­ка­ми А. А. Ко­ло­мен­ским и А. Н. Ле­бе­де­вым в нач. 1960-х гг., не­по­сред­ст­вен­но по­сле соз­да­ния ла­зе­ров. В 1979 амер. учёные Т. Тад­зи­ма и Дж. М. До­усон вы­дви­ну­ли идею ис­поль­зо­ва­ния ла­зе­ров для ус­ко­ре­ния элек­тро­нов в плаз­ме. Эта идея близ­ка к кол­лек­тив­но­му ме­то­ду ус­коре­ния, раз­ра­ба­ты­вав­ше­му­ся под рук. Я. Б. Файн­бер­га (ус­ко­ре­ние на киль­ва­тер­ной вол­не).

Ла­зер­ный им­пульс соз­да­ёт вы­со­кую на­пря­жён­ность ус­ко­ряю­ще­го элек­трич. по­ля (до 10¹⁴ В/м), что по­зво­ля­ет умень­шить дли­ну ус­ко­ри­те­ля на неск. по­ряд­ков. На­ча­ло ак­тив­но­го экс­пе­рим. раз­вития Л. у. свя­за­но с по­лу­че­ни­ем в сер. 1980-х гг. све­то­вых им­пуль­сов дли­тель­но­стью ме­нее 1 пкс и мощ­но­стью неск. со­тен ТВт. В 2000 от­крыт эф­фект ус­ко­ре­ния ио­нов при об­лу­че­нии тон­кой фоль­ги вы­со­ко­ин­тен­сив­ны­ми ла­зер­ны­ми им­пуль­са­ми. При этом ла­зер­ный им­пульс вы­би­ва­ет из фоль­ги об­ла­ко элек­тро­нов, элек­трич. по­ле ко­то­ро­го ус­ко­ря­ет ио­ны га­за, ад­сор­би­ро­ван­но­го на по­верх­но­сти фоль­ги.

Осн. не­дос­тат­ком Л. у. яв­ля­ет­ся боль­ший, по срав­не­нию с тра­диц. ус­ко­ри­те­ля­ми, энер­ге­ти­чес­кий и уг­ло­вой раз­брос час­тиц. Воз­мож­ное ре­ше­ние этой про­бле­мы при ус­ко­ре­нии элек­тро­нов в плаз­ме свя­зы­ва­ют с но­вым ре­жи­мом ус­ко­ре­ния, от­кры­тым в 2004. В этом ре­жи­ме ис­поль­зу­ет­ся ла­зер­ный им­пульс, мощ­ность ко­то­ро­го вы­ше по­ро­га раз­ру­ше­ния киль­ва­тер­ной вол­ны, а дли­на срав­ни­ма с дли­ной вол­ны плаз­мен­ных ко­ле­ба­ний. То­гда за им­пуль­сом об­ра­зу­ет­ся сфе­рич. об­ласть, обед­нён­ная элек­тро­на­ми (т. н. bubble – пу­зырь). Элек­тро­ны плаз­мы, по­пав­шие в эту об­ласть, ус­ко­ря­ясь, при­об­ре­та­ют при­мер­но оди­на­ко­вую энер­гию. Пуч­ки ио­нов близ­кой энер­гии пред­по­ла­га­ет­ся по­лу­чать при ис­поль­зо­ва­нии ми­ше­ней из фоль­ги, на по­верх­но­сти ко­то­рой соз­дан слой (тол­щи­ной ок. 1 нм), яв­ляю­щий­ся ис­точ­ни­ком ус­ко­ряе­мых ио­нов.

К нач. 21 в. рас­смат­ри­ва­ют­ся сле­дую­щие пер­спек­ти­вы прак­тич. при­ме­не­ния Л. у. за­ря­жен­ных час­тиц. Это ис­поль­зова­ние ус­ко­ри­те­лей на киль­ва­тер­ной вол­не для ге­не­ра­ции син­хро­трон­но­го из­лу­че­ния, ком­пакт­ных ла­зер­ных ус­ко­ри­те­лей ио­нов для про­тон­ной ра­дио­гра­фии и ра­диа­ци­он­ной те­ра­пии он­ко­ло­гич. за­бо­ле­ва­ний. Л. у. мо­жет ис­поль­зо­вать­ся так­же для на­гре­ва плаз­мы при реа­ли­за­ции инер­ци­аль­но­го тер­мо­ядер­но­го син­те­за. Про­во­дит­ся по­иск воз­мож­но­стей при­ме­не­ния Л. у. час­тиц до сверх­вы­со­ких энер­гий (элек­тро­нов – до 1 ТэВ, про­то­нов – до не­сколь­ких ГэВ).