Обычные ускорители электронов используют радиоволны, направленные в так называемые резонаторные полости. Радиоволны передают энергию электронам, увеличивая их скорость. Для достижения высоких энергий необходимо последовательно соединить множество резонаторов. Растет размер и стоимость ускорителя. Компактной альтернативой обещает стать так называемое кильватерное ускорение, пишет Science Daily. Короткие и интенсивные лазерные импульсы, проходя сквозь плазму, создают след, похожий на след от движения по воде быстрой моторной лодки. Он генерирует волны плотности заряда, способные разогнать ускоряемый сгусток электронов до огромных энергий.

Однако на сегодня эта инновационная технология имеет ряд недостатков. Во-первых, сгусткам электронов пока недостает однородности. Во-вторых, не решена проблема распределения энергии внутри сгустка. Образно говоря, некоторые электроны летят быстрее других, что не подходит для практического применения. В современных ускорителях эти недостатки давно устранены при помощи умных систем управления.

Используя двухступенчатую коррекцию, команда Исследовательского института DESY значительно улучшила качества электронных сгустков. Для этого электроны, разогнанные плазменным ускорителем LUX, направили при помощи магнитов по зигзагу. Двигаясь волнообразно, импульсы растягиваются во времени и распределяются в соответствии со своей энергией. Более быстрые электроны с более высокой энергией оказываются в передней части импульса. Медленные, относительно низкоэнергетические частицы оказываются в конце.

Затем растянутый и распределенный по энергии сгусток электронов отправляется в единственный модуль ускорителя. В этом резонаторе сгустки слегка замедляются или еще больше ускоряются.

«Если точно согласовать время прибытия сгустка с радиочастотой, то низкоэнергетические электроны в задней части сгустка можно ускорить, а высокоэнергетические электроны в передней части — замедлить, — объясняет Пауль Винклер. — Это позволяет сократить распределение энергии».

В результате исследователи смогли уменьшить разброс энергии в 18 раз, а флуктуацию центральной энергии — в 72 раза. Оба значения меньше одного промилле, что делает их сопоставимыми с показателями обычных ускорителей.

У ученых уже есть конкретные идеи применения новой технологии: она может быть использована в генерации и ускорении сгустков электронов для источников рентгеновского излучения, таких как коллайдер PETRA III или его преемник PETRA IV в Институте DESY.

Кварк-глюонная плазма наполняла Вселенную долю секунды после Большого взрыва. Прежде физики полагали, что столкновение больших ионов с небольшими не может привести к появлению этого вещества, являющегося строительным материалом для протонов и электронов. Новый анализ данных, собранных в ходе эксперимента PHENIX, доказал обратное.