Laser - un acelerador de particulas

on 07 October 2012.

 

      Hay algunos efectos de la física, cuyo análisis es de gran interés. La comprensión de los procesos en el microcosmos, tal vez, en el macrocosmos se crearán las condiciones para la aplicación de los fenómenos paradójicos.
 Según el autor, la cuestión de cómo la absorción o emisión de energía cargada de partículas se refiere a temas de interés. ¿Es posible crear esquemas nuevo acelerador - puede ser formulado y propuesto tema.

En la emisión o absorción de energía, como sabemos, el electrón en el átomo salta a un nivel de energía diferente.
 Átomo emisor debe ganar impulso en la dirección opuesta mosca quantum de distancia, para probar. En este punto, la polarización del átomo que suceder, que es una deformación de su cáscara, en el que habrá cierta separación espacial de los cargos (core - shell). La transferencia de electrones a otra órbita, acompañada de la emisión o absorción de un fotón, el átomo distorsiona el sobre y crear un dipolo eléctrico. Número de transiciones desde la parte superior a la órbita más baja y viceversa, en un sistema con un gran número de átomos a ser aproximadamente la misma. Además, todas las direcciones son equivalentes, por lo que el efecto neto en el material de emisión de azar es cero.

Registrar efecto sólo se puede utilizar en sistemas que se crean por la dirección de radiación. La forma más fácil de láseres. La manifestación de este efecto es probable que sea en el origen del potencial eléctrico en los extremos del cristal láser.
 El conjunto de estos dipolos en el material en el momento de la línea de láser en la misma dirección general y generar un campo eléctrico. Este campo puede ser registrado en el cristal espejo extremos-plateado. Si completa el circuito fuera del chip, en el momento de los flujos de impulsos de corriente, después de que el pulso, obviamente, la corriente debe ir en la dirección opuesta.
Sin embargo, el haz se ejecuta varias veces entre los espejos, amplificada por emisión estimulada. Uno por lo tanto, sería de esperar que los cambios de voltaje firmar varias veces, pero la última pasada del rayo hará que el impulso más poderoso. Laser, por lo tanto, puede ser utilizado como un generador de energía eléctrica con una frecuencia proporcional a la velocidad de la luz en el cristal, e inversamente proporcional a la longitud del cristal.
Forzoso polarización del cristal o el medio de trabajo de la radiación láser a la tensión alterna con un período igual a dos veces el tiempo de recorrido de la luz entre los extremos del cristal, debe mejorar la eficiencia del láser.
Puede ser forzado tensión de polarización constante. Entonces los átomos excitados o moléculas están orientadas por adelantado de modo que está organizado por la asimetría de la radiación.

Y será otro efecto superpuesto en la polarización. En el momento del pulso, el efecto fotoeléctrico del espejo de dos vías se puede extraer electrones, por lo tanto, el espejo está cargado positivamente.
Se sabe que haciendo pasar un haz de electrones a través de cualquier gas, con aumento de la energía del haz puede ser disminución periódico fijo en la corriente. (Experiencia, por ejemplo, Frank y Hertz). Esto ocurre debido a que los electrones en cierta experiencia energías con átomos de gas, colisiones inelásticas, darles un poco de energía (bien definido para un gas dado). Y, por supuesto, perder y su velocidad. Para el vapor de mercurio, por ejemplo, la energía umbral en el que la colisión inelástica primero es 4,9 eV.
Pero no es el proceso contrario!
Volar más allá del átomo excitado, el electrón puede ganar impulso adicional para eliminar la energía del átomo.
Al igual que en un láser, al volar más allá del átomo excitado cuántica le obliga a rechazar la misma cuantía. Por consiguiente, puede ser la aceleración de electrones, incrementando su energía. La condición para esto: el medio que contiene los átomos excitados. Esto significa que los cambios y la magnitud y dirección del momento del electrón (vozrastet!).
Miércoles, obviamente, deben ser polarizados y equilibrio, entonces el electrón obtener el impulso, disparando con el átomo de excitación solamente en una dirección. Crear un medio, en un tiempo en el estado excitado es posible - los láseres experiencia puede hacerlo. El autor afirma que dicho entorno será polarizado en el momento de la radiación (o la producción de energía).
Queda por hacer unos pocos trazos.
Haz de electrones para pasar a través de cualquier medio y pierde si posibles enfrentamientos preciosa energía es de baja calidad de la solución. Los electrones tienen que volar en el vacío. Sin embargo, en el vacío no se excita los átomos!
Pero he aquí una pregunta importante. ¿Cuál debe ser la distancia al átomo excitado, el electrón con confianza quitó la energía? ¿Es sólo en colisión directa con la capa de electrones? Según el autor, no del todo. Electrónica crea su propio campo, que se extiende a distancias bastante grandes. Este campo interacciona con el átomo excitado por lo tanto, se puede esperar que el área de intercambio de energía es muchas veces el tamaño del átomo (mil veces!).

Ahora podemos dibujar el acelerador de partículas del sistema.
En el cristal, el láser, como el rubí, perforado (creado, Burn) de diámetro más pequeño posible. Crystal con una lámpara de bomba se coloca en el cañón de electrones, el haz de electrones se enfoca exactamente en el agujero usando lentes magnéticos o eléctricos. Por lo tanto, el haz de electrones pasa a través del cristal.
¿Qué pasará en el momento de la lámpara de flash de bombeo?
Como se sabe, la eficiencia láser es muy baja - una parte muy grande de la energía no pasa a través de los extremos, y en todas las direcciones al azar.
La velocidad de la luz en un cristal puede ser mucho menor que la velocidad de los electrones en un vacío. Esto significa que no hay fotones son los iniciadores principales de la radiación y los electrones. Ellos pueden tener una tasa mucho más alta que la velocidad de la luz en un medio de láser.
En el momento de la lámpara de flash de bombeo electrones ya en el cristal. Por consiguiente, el haz de toda la longitud del cristal, al mismo tiempo que el inicio de la radiación (salida de energía).
¿Quién conoce el efecto Cerenkov, recuerda un diagrama que explica la radiación de partículas relativistas en la materia. Los átomos o moléculas están polarizadas por el paso de las partículas cargadas cerca de ellos, pero la polarización de la asimétrico debido a la alta velocidad de las partículas, de manera asimétrica y radiación - que se extiende hacia delante en la dirección de las partículas en un ángulo de abertura del cono está determinada por la relación de la velocidad de la luz en la materia y la velocidad de la partícula. Además, la radiación generada por los electrones (u otras partículas cargadas relativistas), debido a su energía.
Por consiguiente, en un cristal excitado se puede esperar de este proceso. En el cristal, debido al movimiento de un haz relativista de las partículas se produce simultáneamente a lo largo de toda la longitud de la liberación de energía de los cristales por átomos excitados. Con el paso del haz en el cristal de tierra es átomos polarizados del material, seguido de radiación, y esto fue un factor inhibidor. Cuando se restablece la energía de los átomos excitados, inducidos por el paso del haz, los átomos están polarizados, también, pero en la dirección opuesta, y será factor acelerador para pasar las partículas cargadas. Uno por lo tanto, sería de esperar que la energía de los electrones del haz no es sólo no caer, pero se levantan!

Residual no capturado el rayo láser no saldrá en la forma de un haz delgado, y en la forma de un cono, lo que sería malo si se fuera a utilizar el cristal como una fuente de radiación. Sin embargo, en este esquema, se utiliza como un acelerador de partículas. Por lo tanto, la pérdida no parece significativo. Necesarias para garantizar que la mayor parte de la energía de los átomos excitados se le dio partículas aceleradas, y no a la izquierda en la forma de radiación.
Trabajo de este acelerador de cristales puede ocurrir (presumiblemente) sólo en un modo pulsado: el modo de bombeo - modo de quitar la energía de los átomos excitados.
Muy interesante es el análisis de esta cuestión: ¿cómo afectará a la velocidad de la luz en un haz de láser de cristal de transmisión de energía de las partículas? ¿Y qué es preferible: un pulso corto o haz de partículas que entran en el cristal está emocionado?
Según el autor, el momento es preferible. Alguien voló sobre toda la longitud del impulso de cristal excitado siempre va a disparar la energía de los átomos, y los líderes de la viga a hacer esto en primer lugar, por lo que no se ralentizará, "tren", sino más bien, se acelerará "retaguardia". En cuanto a la velocidad de la luz en un cristal, obviamente, debe esperar que cuanto más pequeño es, más eficaz será la eliminación de la energía, mayor es la probabilidad de este evento.
Energía de excitación puede ser una cantidad muy pequeña (alrededor de 1 eV) y, aparentemente, no tiene sentido con tal cantidad está tratando de lograr la energía de registros partículas. Cuando el diámetro de un átomo en el orden de 10-8 cm longitud de cristal de 10 cm se ajuste 109, y dada la distancia entre los átomos y el hecho de que los átomos excitados sólo pueden representar las impurezas a la base 108 de material-átomos. Con un diámetro de 0,1 cm orificios para adaptarse a la circunferencia de aproximadamente 106 (de nuevo, dada la distancia entre los átomos de impurezas y la naturaleza de los emisores). En consecuencia, para todos los canales se capa monoatómica de alrededor de 1014 átomos. Si suponemos que todos los átomos sólo de esta capa adyacente a las partículas del haz, dan su energía, obtenemos 1014 eV. Dado que el haz de partículas se compone de un gran número de partículas, por ejemplo, 108, el efecto sobre la partícula será 106 eV.

Algunas observaciones sobre la estimación.
En primer lugar, como se ha señalado por los autores, no puede ser, que la emoción fue filmada en sólo una capa monoatómico. Esto significaría que un átomo capa completamente los escudos de la carga de acción de vuelo. Esto no se observa, el campo de la partícula penetra a una profundidad considerable. Por lo tanto, se puede afirmar que la capa activa de miles de veces más grandes de energía que un átomo, idealmente, es la dimensión transversal del cristal. Esto es muchos órdenes de magnitud aumenta la energía alquilado. Por otro lado, es lógico suponer que la longitud de onda de la luz determinará la capa reactiva, y unos pocos angstroms mil. Por lo tanto, se justifican las expectativas, que el número real de átomos que participan en la reacción será, por lo menos 6-7 órdenes de magnitud mayor que el número en una capa monoatómico (su número aumenta con el cuadrado del radio de la fibra). Entonces la energía que se espera será 1012 ... 1013eV, que es bastante decente.
En segundo lugar, se puede aumentar la longitud del canal en el láser.
En tercer lugar, la energía puede ser desmontable y aproximadamente 10 eV átomo en función del medio de trabajo del láser.
En cuarto lugar, para este diseño, la simplicidad de lo que lo hace los aceleradores existentes más caros (por ejemplo, energía), y esto es bueno.

En los láseres con onda continua (gas, por ejemplo) para acelerar las partículas a organizar canal evacuado por el paso de partículas a lo largo de la longitud del área de radiación. Canal, obviamente, debe ser de un dieléctrico muy delgada (de vidrio, por ejemplo), de modo que las partículas pueden interactuar con los átomos excitados a través de sus campos.
Conocido aceleradores lineales de guía de ondas de partículas, que fue inventado por J. Fry en 1947, simplemente, representan un tubo conductor, dentro del cual se aplica una onda electromagnética. En algunas condiciones, el frente de onda que se propaga en la guía de ondas a una velocidad menor que la velocidad de la luz en el vacío. En la cresta de la ola y las partículas se aceleran.
¿Qué hace el autor? El transductor de guía de ondas mismo, dentro de la cual las partículas son aceleradas. Ondas electromagnéticas de frecuencia, por lo tanto, la energía cuántica de retirada en el esquema propuesto por varios órdenes de magnitud mayor que la de Fry. All-que las diferencias! Por supuesto, si el tiempo fuera láser, que ciertamente se aplicaría a ellos en el mismo esquema. Pero ya no lo eran, entonces hay que hacer para nosotros.
La cuestión principal de los países industrializados - es el tema de la energía. Mientras tanto, casi todos los recursos de energía cada vez más caro cada año. Las principales fuentes de energía hoy en día siguen siendo carbón, petróleo, gas.Energía nuclear energía empuja pesadilla del hambre, pero no elimina todas sus manifestaciones. La energía de fusión, al parecer, está en el comienzo del viaje, no la etapa final. Esperar de una ayuda significativa en el futuro cercano sin embargo.
 ¿Pero por qué debería centrarse en diseños más baratos aceleradores de simplificar algunas de las soluciones tecnológicas, nuevas hipótesis y propuestas en este sentido. En algún lugar hay, en algún lugar oculto solución, seguido por la prosperidad de la energía. Y tenemos que averiguar, para hoy y mañana por otros medios frente a las crisis, las guerras, la violencia.