Про лазерные ускорители

Меня попросили прокомментировать недавнюю новость на Хабрахабре про лазерные ускорители с броским и совершенно неадекватным названием Настольные лазерные ускорители отправят БАК на свалку истории. Я подумал, что полезно будет ответ вынести в отдельный пост.

Во-первых, эта тема уже давняя; прогресс в ней идет, но очень постепенно. Поэтому получилось так, что в Рунете уже есть несколько хороших научно-популярных по этой теме.

Во-вторых, тут есть две разные технологии ускорения, которые люди часто путают: есть лазерные ускорители и есть плазменные ускорители. Плазменные делятся на лазерно-плазменные и "пучково-плазменные" (разницу см. ниже). Заметка на Хабрахабре была про лазерно-плазменные.

В лазерных ускорителях светят коротким мощным импульсом прямо на мишень, из которой свет буквально "выдувает" электроны, а они уже тащят за собой протоны или ядра. Либо прямым давлением света, но это еще плохо изучено. В плазменных ускорителях в облачке плазме создается колебание (либо с помощью лазерного импульса, либо с помощью еще одного сгустка частиц), которое подхватывает полетающие мимо низкоэнергетические электроны и передает им энергию (это называется ускорение кильватерными полем).

Материалы про лазерные ускорители

• Первое применение лазерных ускорителей будет медицинским, "Элементы", 2008 год.
  
• Зачем нужны сверхмощные лазерные импульсы?, "Природа", 2007 год.
  
• Возможный прорыв в ускорительной технике, "Scientific.ru", 2001 год.
  

Материалы про плазменные ускорители

• отличная статья из журнала "В Мире науки" за 2006 год -- в ней хорошо изложены основы.
  
• Плазменные ускорители преодолели рубеж в 1 ГэВ, "Элементы", 2006 год -- это более ранняя работа той же группы, про которую писали на Хабрахабре.
  
• Зачем нужны сверхмощные лазерные импульсы?, "Природа", 2007 год.
  
• Американцы придумали, как ускорить ускорители, "Элементы", 2005 год.
  
• “Настольная” физика высоких энергий: сегодня и завтра, "Scientific.ru", 2002 год.
  

Всё это конечно хорошо, но надо помнить две вещи. Первая -- эти ускорители остаются пока низкоэнергетическими. Для того, чтобы добраться хотя бы до 1 ТэВ, требуется последовательно поставить много таких ускорителей. Кроме того, что технически непросто будет синхронизовать их работу, еще совершенно неизвестно, будут ли они увеличивать энергию, скажем, с 200 ГэВ до 210 ГэВ, так же эффективно, как с 1 ГэВ до 11 ГэВ. Вторая, более важная. Максимальная энергия -- это далеко не единственная и не самая важная характеристика ускорителя, если его будут потом использовать для столкновения пучков. Более важной является его светимость -- характеристика, показывающая насколько часто происходят столкновения частиц. А она зависит как от интенсивности пучков (т.е. сколько частиц в сгустке), так и от того, насколько хорошо сгустки сжали. По светимости эти ускорители не идут ни в какое сравнение с Большим адронным коллайдером. Есть другие харакретистики -- например, энергетический разброс частиц в сгустке, возможность их поляризации и т.д., с которыми у лазерных или плазменных ускорителей дело обстоит очень плохо.

В общем, лазерные и плазменные ускорители действительно скоро станут очень полезным и компактным инструментом, но работать они будут в своей нише и заменить крупные коллайдеры в ближайшие десятилетия не смогут.

И напоследок, если кто не знает: New Scientist, откуда пошла эта "новость" -- это желтый журнал, ему доверять не надо.