Японцы "сжали" CERN до размера настольной установки

Учёные из Университета Осаки предложили способ получать протонные пучки с энергией в гигаэлектронвольты (ГэВ) в компактных установках — раньше это считалось возможным только в огромных ускорителях вроде тех, что используются в CERN. Команда под руководством профессора Масакацу Мураками разработала инновационный метод под названием микросопловое ускорение (Micronozzle Acceleration, MNA), который использует специально созданные микроцели с соплообразными структурами. На такие мишени направляются сверхинтенсивные и ультракороткие лазерные импульсы .

Результаты моделирования показали: новый подход способен разогнать протоны до энергий, превышающих 1 ГэВ — с отличным качеством и стабильностью пучка. Это стало первым в мире теоретически подтверждённым достижением такого уровня в столь компактном формате. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.

Ключевая особенность метода — использование микросопел, внутри которых размещён тонкий стержень из твёрдого водорода. Такая структура фокусирует энергию лазера как своеобразная «силовая линза», эффективно направляя её к нужной точке. Это создаёт мощное электростатическое поле, в котором протоны ускоряются последовательно, преодолевая традиционный энергетический барьер в 100 МэВ, характерный для более простых лазерных мишеней.

Потенциал у метода огромен. В энергетике он может поддержать развитие лазерного термоядерного синтеза . В медицине — сделать протонную терапию опухолей более компактной и точной. А в фундаментальной науке — воспроизводить в лаборатории условия, схожие с экстремальными астрофизическими средами, вроде тех, что существуют вблизи нейтронных звёзд и чёрных дыр.

Исследование базируется на численном моделировании, выполненном с использованием суперкомпьютера SQUID в Университете Осаки.