Протони розігнано до рекордної енергії за допомогою довгоімпульсних лазерів та графену
Дослідники з Осакського університету (Японія) досягли значного прориву в галузі лазерного прискорення іонів. Використавши довгоімпульсний лазер та ультратонкі мішені з графену, науковці змогли розігнати протони до рекордної енергії в 132 МеВ, що становить майже половину швидкості світла.
Результати дослідження, які можуть лягти в основу створення компактних прискорювачів частинок нового покоління, опубліковано в науковому журналі Progress of Theoretical and Experimental Physics.
Традиційний метод лазерного прискорення іонів передбачає використання надтонких мішеней, проте вони часто руйнуються під впливом слабшого «попереднього імпульсу» (prepulse), що передує основному високоінтенсивному лазерному променю.
Японські вчені розв'язали цю проблему завдяки унікальним властивостям графену.
Графенові мішені нанометрової товщини витримали початковий імпульс лазера і залишилися неушкодженими до приходу основного променя.
Лазер створив у плазмі рухому електростатичну хвилю. Протони «сідлали» це електричне поле і прискорювалися протягом кількох пікосекунд, що значно довше за показники, які зазвичай отримують за допомогою короткоімпульсних лазерів.
«Використовуючи ультратонкі шари графену та відносно довгий лазерний імпульс, ми змогли прискорювати протони протягом тривалого часу та досягти рекордної енергії у 132 МеВ», - зазначив провідний автор дослідження Такумі Мінамі (Takumi Minami).
Високоенергетичні протони є вкрай рідкісними, а їхні сліди на детекторах важко відрізнити від фонового шуму. Щоб розпізнати ці сигнали серед мільйонів зображень, команда використала згорткову нейромережу (CNN).
AI-алгоритм продемонстрував точність 99,2%, що дозволило достовірно підтвердити наявність протонів з енергією 132 МеВ.
За словами старшого автора дослідження Ясухіро Кураміцу (Yasuhiro Kuramitsu), поєднання довгоімпульсних лазерів та аналізу даних за допомогою AI відкриває шлях до створення іонних детекторів реального часу. У майбутньому це дозволить лазерним установкам автономно аналізувати результати експериментів та самостійно оптимізувати свої параметри.
Источник: KO
Поделиться