Британські фізики створили пристрій, який дозволяє захоплювати довільні заряджені і нейтральні молекули й атоми і розганяти їх до дуже високих швидкостей, що дозволяє використовувати такі прискорювачі для вивчення властивостей антиматерії та інших “крихких” частинок, йдеться в статті, опублікованій в журналі Nature Photonics.
На сьогоднішній день існує безліч методів розгону елементарних частинок, окремих іонів і молекул. Як правило, прискорення в цих пристроях відбувається завдяки взаємодії заряджених частинок з електричним і магнітним полями. Зокрема, до числа таких прискорювачів відносяться нині відключений Теватрон і Великий адронний коллайдер. Принцип роботи подібних пристроїв не дозволяє прискорювати їм нейтральні частинки і задавати точну швидкість руху частинок.
Група фізиків під керівництвом Пітера Баркера (Peter Barker) з університетського коледжу Лондона (Великобританія) розробила технологію, позбавлене цих недоліків, вивчаючи властивості лазерів з лінійною модуляцією частоти (CHIRP).
На відміну від звичайних лазерів, частота випромінювання яких залишається відносно постійною протягом усього часу його роботи, CHIRP-випромінювач поступово нарощує її. Це властивість, у комбінації з технологіями “розтягування” і “стиснення” імпульсів, зазвичай використовується для отримання дуже потужних і коротких спалахів лазерного випромінювання.
Баркер і його колеги використовували два таких лазера для маніпуляції атомами, молекулами чи частинками, які були захоплені звичайної магніто-оптичної пасткою.
“Катапульта” авторів роботи влаштована таким чином: вона складається з пастки, двох лазерів-прискорювачів, іонізатора та високошвидкісної камери, що фіксує швидкість і положення частинок при прискоренні.
Лазерні випромінювачі спрямовані по відношенню один до одного таким чином, що їх промені перетинаються під кутом 172 градуси в центрі оптичної пастки. Під час роботи пристрою прискорюють промені випускаються не одночасно, а з затримкою в 275 наносекунд.
Як пояснюють вчені, така затримка необхідна для того, щоб частинки вилетіли з пастки приблизно в одному напрямку і з однаковою швидкістю.
Вчені перевірили роботу своєї “катапульти”, прискорюючи атоми благородного газу аргону і фіксуючи різниця в швидкостях і положення частинок. За словами Баркера і його колег, їх винахід дозволяє прискорювати атоми і молекули до швидкості 190 метрів в секунду, що в три-чотири рази більше, ніж вдавалося досягти за допомогою інших оптичних технологій “розгону” частинок. Подальше поліпшення технології дозволить досягти триразового збільшення швидкості.
На відміну від гігантських магніто-електронних прискорювачів, винахід фізиків розганяє частинки за лічені миті – кілька десятків мілісекунд. Максимум швидкості досягається вже на відстані 10-20 мікрометрів від пастки. За словами дослідників, дана технологія дозволяє розганяти нейтральні або нестабільні частинки, які не можна прискорити за допомогою інших методів “розгону”.
