Самый компактный в мире линейный ускоритель электронов введен в эксплуатацию в Институте ядерной физики СО РАН. Фото: Владимир Зинин / ТАСС

Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН) в Нижнем Новгороде разрабатывает проект самого мощного в мире лазера, с помощью которого можно будет изучать новые свойства атомных ядер и даже свойства вакуума.

Федеральный исследовательский центр ИПФ РАН — один из крупнейших научных центров России, занимающийся современными проблемами физики. Он известен благодаря своей разработке — оптическому изолятору, с помощью которого ученым удалось обнаружить гравитационные волны. Их существование предсказывал еще основатель современной теоретической физики Альберт Эйнштейн.

Сейчас в Институте разрабатывают субэкзаваттный (то есть с гигантской мощностью) лазер XCELS (Exawatt Center for Extreme Light Studies). Эта работа основана на достижениях нижегородских ученых по созданию петаваттного лазера, который построили 10 лет назад. Лазер основан на необычных принципах усиления лазерного излучения. ИПФ РАН получил средства, с помощью которых можно сделать следующий шаг — повысить мощность этого излучения до уровня пяти петаватт и тем самым приблизиться к созданию самого мощного в мире лазера.

«Мы надеемся, что мы это сделаем, и тогда, используя такое мощное излучение, которого ни у кого нет, можем вести эксперимент по взаимодействию излучения с веществом на совершенно новом уровне», — пояснил директор ИПФ РАН, академик Александр Сергеев.

С помощью данного лазера ученые рассчитывают получить мощный источник ускоренных ионов, которые можно будет использовать для экспериментов по адронной терапии. Адронная терапия — это современное направление медицины, которое использует большие крупномасштабные ускорители для получения ускоренных ионов. Последние применяются для облучения пациентов с онкологией, потому что ионы, в отличие от электронов или гамма-квантов, проникают в организм достаточно глубоко. Они могут проникать на 10, 20, 30 см и локализованно выделяют свою энергию. Такая направленная терапия разрушает раковые опухоли, но не повреждает ткани вокруг.

«Современные лазерные устройства в принципе позволяют существенным образом компактизировать эти комплексы и сменить парадигму в такой адронной или протонной терапии. Парадигма сейчас такая: большой крупный ускорительный центр и около него делается некий медицинский комплекс. Если это компактизировать, то этот современный метод лечения можно было бы реализовать в каждой онкологической больнице», — рассказал директор ИПФ РАН.

По его словам, новый лазер будет обладать гигантской интенсивностью, способной исследовать абсолютно новые свойства ядра и даже свойства вакуума.

Строящийся лазер — часть инфраструктурного мегапроекта «Международный центр исследований экстремальных световых полей», в основе которого, согласно документации, будет находиться «новый уникальный источник света с мощностью 0.1−0.2 экзаватта (1−2⋅1017 Вт), в сотни раз превосходящей имеющиеся сейчас лазеры (для сравнения: подобная мощность приблизительно в 10 000 раз больше мощности всех источников энергии, работающих на планете)».

Фундаментальные процессы взаимодействия такого излучения с веществом представляют совершенно новую область знания и будут основной исследовательской задачей инфраструктуры. Наряду с этим впервые откроются возможности изучения пространственно-временной структуры вакуума и неизвестных явлений на стыке физики высоких энергий и физики сверхсильных полей.

Ранее физики из новосибирского Института ядерной физики запустили третью очередь лазера на свободных электронах.

источник