Какая максимальная энергия частиц может быть получена? Как движется электромагнитный импульс в разреженной плазме? Почему на одном метре плазмы можно получить большую энергию, чем на нескольких километрах в адронном коллайдере? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Андрей Савельев-Трофимов.
Основная тенденция, характерная для исследований физики высоких энергий, состоит в том, что должны создаваться ускорители частиц. Самый известный такой ускоритель для публики — это, к примеру, адронный коллайдер, где речь идет об энергиях тяжелых протонов порядка одного тераэлектронвольта. Собственно эта энергия определяет тот пространственный масштаб и ту массу частиц, которую можно посмотреть. Проникновение вглубь мироздания требует непрерывного увеличения энергии.
Оказывается, что если у нас есть достаточно разреженная плазма, в которой движется электромагнитный импульс с большой интенсивностью поля (так называемой релятивистской интенсивностью), то в определенных условиях движение этого импульса подобно тому, как моторная лодка движется по поверхности воды. То есть речь идет о том, что, как все видели, если катер достаточно быстро движется по воде, сзади возникает бурун (волны, которые расходятся во все стороны), который «бежит» за лодкой с её же скоростью. Это — кильватерная волна.
Энергии сейчас достигают полутора гигаэлектронвольт. Это не очень много, но, тем не менее это уже по сути то же самое, что в источниках синхротронных (синхротронного излучения), кольца которых диаметром также порядка сотен метров. То есть эти технологии, в первую очередь, значительно дешевле, значительно проще, и, самое важное, что это позволяет такого рода лазерно-плазменные ускорители ставить в научных лабораториях. В случаях с синхротронными ускорителями ученым приходится приезжать, чтобы получить сеансы работы.
