Получены изображения плотной плазмы при помощи электронных пучков
10 января 2013 года
<dynamicpagelist> category = Опубликовано category = Физика count = 3 orcer = addcategory suppresserrors = true namespace = Main addfirstcategorydate = true </dynamicpagelist>
<dynamicpagelist> category = Опубликовано category = Наука count = 5 notcategory = Физика orcer = addcategory suppresserrors = true namespace = Main </dynamicpagelist>
Группа исследователей из Мичиганского университета использовали ускоренные лазером электроны для радиографии магнитных полей в плотной плазме.
При воздействии мощным лазерным излучением на поверхность твердотельных мишеней, например, металлических фольг или полимерных плёнок, вещество этих мишеней практически мгновенно ионизируется и начинает испаряться, образуя сверхплотную плазму. В такой системе можно ускорять ионы, генерировать жёсткий рентген и гигантские магнитные поля, и даже рождать электрон-позитронные пары.
Однако с точки зрения экспериментатора изучение явлений, происходящих в такой плотной лазерной плазме, задача весьма непростая. Ведь помимо того, что плазма очень плотная, а потому недоступна для наблюдения в оптическом диапазоне, исследуемая система ещё и очень быстро эволюционирует — длительность воздействующего лазерного импульса составляет всего несколько десятков фемтосекунд (фемтосекунда — это 10−15 с, то есть одна квадриллионная секунды).
Найти источник излучения сравнительной длительности, способный к тому же проникать в плотные слои плазмы, нелегко. Оказывается, однако, что для этих целей можно использовать пучки электронов или ионов, созданных таким же коротким лазерным импульсом в другой мишени. Реализация именно этой идеи и была продемонстрирована в опубликованной работе.
Учёные облучали поверхность твердотельной мишени лазером длительностью 30 фемтосекунд, и одновременно другим лазером ускоряли в газовой струе электронный пучок, который в свою очередь проходил сквозь облучаемую поверхность. Возникавшие при взаимодействии первого лазерного импульса с поверхностью магнитные поля отклоняли электроны в пучке, и это отклонение регистрировалось по изменению изображения электронного пучка на специальном экране.
Одним из главных достоинств подобной технологии является то, что два используемых лазерных импульса можно с высокой степенью точности синхронизировать, используя один и тот же задающий генератор. Это позволяет регулировать задержку между моментом начала взаимодействия первого импульса с мишенью и моментом прихода электронного пучка. Меняя задержку и повторяя эксперимент, можно получать изображения магнитного поля в различные моменты времени, наблюдая таким образом динамику развития магнитных полей в мишени.
Источники[править]
- W. Schumaker et al. Ultrafast Electron Radiography of Magnetic Fields in High-Intensity Laser-Solid Interactions // Phys. Rev. Lett.. — 2013. — Т. 110. — С. 015003.
- David Voss «Synopsis: Electron Snapshots of Fast Fields». Physics, 2 января 2013 года. (архив)
- «Пучки электронов «фотографируют» плотную плазму». flerant.blogspot.ru, 2 января 2013.