理論家はプラスチックからガンマ線をノックアウトしました

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理論家はプラスチックからガンマ線をノックアウトしました
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Anonim
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黒はレーザーによって作られたチャネル内を移動する電子の軌道を示し、白の点は電子がシンクロトロン放射の光子を放出した瞬間です。背景は、30メガ電子ボルトを超えるエネルギーの放射光放出イベントの数を反映しています。

テキサス大学オースティン校のAlexeiArefievが率いる物理学者は、ガンマ線の強力なビームを生成するための新しいスキームを提案しました。理論的研究において、著者らは、ペタワット赤外線レーザーで照射されたプラスチックターゲットがそれらの光源として機能できることを示しました。科学者によると、照射の結果として、加速されたプラズマの雲が現れ、数十万テスラの誘導を伴うパルス磁場を形成します。この開発は、防衛産業、密閉容器内の爆発物の検索、および天体物理学的プロセスの基礎研究の両方での用途を見つけることができます。この作品は、Physicsによって簡単に報告されたジャーナルPhysical Review Letters(プレプリント)に掲載されました。

科学者たちは、レーザーパルスとプラスチックターゲットなどの炭素が豊富なターゲットとの相互作用をシミュレートしました。著者が検討した放射電力密度は、ビームの1平方センチメートルあたり5×1022ワットに達しました。この値は、地球に降り注ぐ太陽からのすべての光が鉛筆の先に集中していても達成できません。しかし、著者によると、現代の技術のレベルは、そのような放射線を人工的に取得することを可能にします。

物質にこの強度の光を照射すると、原子がイオン化してプラズマ雲が形成され、この場合の放射線の侵入深さは数十マイクロメートルに達します。レーザーは電子を運び、それが判明したように、最大​​0.4メガテスラの強力な磁場を生成します。荷電粒子はこの場をジグザグ軌道に沿って移動し、シンクロトロン放射の放出につながります。そのエネルギーはガンマ粒子に対応します(最大10メガ電子ボルト)。比較のために、X線回折に使用される光子のエネルギーは数百分の1です。

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サンプルの放射光生成マップ(赤い点-放射光イベント)。オレンジと青は磁場を示し、緑は電子の濃度を示します。

著者らは、サンプルが均一である場合、ガンマ光子が飛び出す方向を予測することはできず、不安定になる可能性があることに注意しています。したがって、物理学者は、不均一なターゲットに対して別の理論的シミュレーションを実行しました。このシミュレーションでは、密度の低い(たとえば、海綿状の)物質を含む円筒形の領域がビームの経路に配置されています。研究者によると、この領域は、より密度の高い環境とは対照的に、レーザーパルスの作用後に完全に透明になります。これにより、生成されたフォトンのビームの方向が安定します。

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レーザーパルスと不均一なサンプルとの相互作用。

独立した専門家は、コンピューター実験で著者が得た磁場は、プラズマを使った実際の実験で実際に観察された磁場の少なくとも10倍であると述べています。しかし、行われた計算は信頼できるものです、とオックスフォード大学の物理学者であるトニーベルは言います。提案された方法が実行可能であることが判明した場合、その助けを借りて生成されたガンマ線のフラックスのパワーは非常に高くなります。著者自身は、1ペタワットの開始レーザー出力でこの値を数十テラワットと見積もっています。

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