პლაზმის აჩქარება                                       

                                        პლაზმაში ელექტრონული სხივის მიერ შექმნილი კვალი

პლაზმური აჩქარება არის საინჟინრო პლაზმური ტალღის ან სხვა მაღალი ხარისხის გრადიენტური პლაზმური სტრუქტურების (შოკისა და ქსოვილის სფეროებში) ელექტრული ველების გამოყენებით, როგორიცაა ელექტრონები , პასიტრონები და იონებისდაჩქარება. პლაზმური აჩქარების სტრუქტურები იქმნება ან გამოიყენოთ ულტრა მოკლე ლაზერული პულსები ან ენერგეტიკული ნაწილაკები, რომლებიც შეესაბამება პლაზმურ პარამეტრებს. ეს ტექნიკა გთავაზობთ გზაზე მაღალი ხარისხის ნაწილაკების ამაჩქარებლები უფრო პატარა ზომის, ვიდრე ჩვეულებრივი მოწყობილობების შექმნას. პლაზმური აჩქარების და მისი შესაძლებლობების ძირითადი ცნებები თავდაპირველად ჩაითვალა თოშიკი ტაჯიმა და 1979 წელს UCLA- ს პროფესორმა ჯონ მ. დოსტონისმიერ.  "Wakefield" - ის ექსპერიმენტის პირველადი დიზაინით UCLA- ში ჩაწერილი იყო პროფ. .  ამჟამინდელი ექსპერიმენტული მოწყობილობები აჩვენებს, რომ გრადიენტებს აჩქარებენ რამდენიმე ნაწილის სიდიდე, ვიდრე მიმდინარე ნაწილაკების ამაჩქარებლები.

Plasma accelerators აქვს დიდი დაპირება ინოვაცია ხელმისაწვდომი და კომპაქტური accelerators სხვადასხვა განაცხადების დაწყებული მაღალი ენერგიების ფიზიკა სამედიცინო და სამრეწველო პროგრამა. სამედიცინო პროგრამებში შედის ბეტატრონი და თავისუფალი ელექტრული სინათლის წყარო დიაგნოსტიკისა და რადიაციული თერაპიისათვის და პროტონების წყაროებისთვის ჰეტრონის თერაპიისათვის . პლაზმური ამაჩქარებლები ზოგადად იყენებენ პლაზმური სიმკვრივის ტალღების მიერ წარმოქმნილი ღვინოს. პლაზმური აჩქარებლების გამოყენება შესაძლებელია სხვადასხვა რეჟიმებში, რომლებიც დამოკიდებულია პლაზმების მახასიათებლების მიხედვით.

მაგალითად, ლოურენს ბერკლის ეროვნული ლაბორატორიის ექსპერიმენტული ლაზერული პლაზმური ამაჩქარებელი აჩქარებს ელექტრონულს 1 GeV- ზე დაახლოებით 3.3 სმ (5.4x10 ²⁰ გრ ),  და SLAC- ზე ერთი ჩვეულებრივი ამაჩქარებელი (უმაღლესი ელექტრო ენერგიის ამაჩქარებელი) მოითხოვს 64 მ იგივე ენერგია. ანალოგიურად, პლაზმაში 40 გრადუსზე მეტი ენერგიის მიღება მიიღეს SLAC SLC- ს სხივების გამოყენებით (42 GeV) მხოლოდ 85 სმ-იან პლაზმური Wakefield- ის ამაჩქარით (8.9x10 ²⁰ გრ). ^[4]ერთხელ სრულად განვითარდა, ტექნოლოგიას შეეძლო შეცვალოს მრავალი ტრადიციული RF ამაჩქარებელი, რომელიც ამჟამად ნაპოვნია ნაწილაკების, საავადმყოფოებისა და კვლევითი საშუალებებით.

ტეხასის უნივერსიტეტში ტეხასის პეტაავტ ლაზერული ობიექტი 2 მეტრის სიმაღლეზე, 2 სმ-ზე (1,6 × 10 ²¹ გრ) დაჩქარებული ელექტრონებით. ეს ჩანაწერი 2014 წელს, ლოურენს ბერკლის ეროვნული ლაბორატორიის BELLA (ლაზერული) ცენტრის მეცნიერთა მიერ (2x- ზე მეტი) გატეხილი იყო, როდესაც ისინი წარმოადგენდნენ 4.25 GeV- ს. 

2014 წლის ბოლოს, SLAC- ის ნაციონალური Accelerator Laboratory- ის მკვლევარებმა პლატფორმის აჩქარების ტექნოლოგიის სიცოცხლისუნარიანობის მტკიცებულება გამოაქვეყნეს დამატებითი აჩქარების ექსპერიმენტული ტესტების (FACET) საშუალებით.ნაჩვენებია, რომ 400-დან 500-ჯერ მეტი ენერგიის გადაცემის მიღწევა საერთო ხაზოვანი ამაჩქარებლის დიზაინთან შედარებით. 

სუპერ პროტონული სინქროტრონის 400 გევის პროტონული სხივიდან, რომელიც ამჟამად CERN- ს ფუნქციონირებს, პლაზმური პლაზმური აჩქარების ექსპერიმენტის მტკიცებულებათა პრინციპია. ექსპერიმენტი, სახელად AWAKE , დაიწყო ექსპერიმენტი 2016 წლის ბოლოს.

სამიზნე ნორმალური გარსის აჩქარება

ლაზერ-მყარი-სამიზნე იონური აჩქარება კვლევის აქტიურ სფეროდ იქცა, განსაკუთრებით სამიზნის ნორმალური გარსის აჩქარების (TNSA) აღმოჩენის შემდეგ.  ეს ახალი სქემა გვთავაზობს შემდგომ გაუმჯობესებას ადრონოთერაპიაში ,  შერწყმის სწრაფი აალების  და ფუნდამენტური კვლევის წყაროებს.  მიუხედავად ამისა, ამ სქემით დღემდე მიღწეული მაქსიმალური ენერგიები 100 მევ ენერგიის რიგისაა. 

ლაზერ-მყარი აჩქარების ძირითადი სქემაა სამიზნე ნორმალური გარსის აჩქარება, TNSA, როგორც მას ჩვეულებრივ უწოდებენ. TNSA, ლაზერზე დაფუძნებული აჩქარების სხვა ტექნიკის მსგავსად, არ შეუძლია იონების პირდაპირ აჩქარება. ამის ნაცვლად, ეს არის მრავალსაფეხურიანი პროცესი, რომელიც შედგება რამდენიმე ეტაპისგან, რომელთაგან თითოეულის მათემატიკური მოდელირება რთულია. ამ მიზეზით, ჯერჯერობით არ არსებობს სრულყოფილი თეორიული მოდელი, რომელსაც შეუძლია TNSA მექანიზმის რაოდენობრივი პროგნოზების მოპოვება. ^{[ 20 ]} პროგნოზების ეფექტურად მისაღწევად, როგორც წესი, გამოიყენება ნაწილაკ-უჯრედში სიმულაციები.

სქემა იყენებს მყარ სამიზნეს, რომელიც თავდაპირველად ურთიერთქმედებს ლაზერული პრეიმპულსთან, რაც იონიზაციას უკეთებს სამიზნეს, გარდაქმნის მას პლაზმად და იწვევს სამიზნის ფრონტის წინასწარ გაფართოებას. ეს წარმოქმნის სამიზნის წინა ნაწილში სუსტად მკვრივ პლაზმურ რეგიონს, ე.წ. პრეპლაზმას. როგორც კი მთავარი ლაზერული იმპულსი მიაღწევს სამიზნის ფრონტს, ის გავრცელდება ამ სუსტად მკვრივ რეგიონში და აირეკლება სამიზნის წინა ზედაპირიდან, პრეპლაზმის გავლით უკან გავრცელდება. ამ პროცესის განმავლობაში ლაზერი ათბობს სუსტად მკვრივ რეგიონში არსებულ ელექტრონებს და აჩქარებს მათ სტოქასტური გათბობის გზით.  ეს გათბობის პროცესი წარმოუდგენლად მნიშვნელოვანია, მაღალი ტემპერატურის ელექტრონული პოპულაციების წარმოქმნა გადამწყვეტია პროცესის შემდეგი ნაბიჯებისთვის. პრეპლაზმის მნიშვნელობა ელექტრონების გათბობის პროცესში ახლახანს იქნა შესწავლილი როგორც თეორიულად, ასევე ექსპერიმენტულად, რაც აჩვენებს, თუ როგორ იწვევს უფრო გრძელი პრეპლაზმები ელექტრონების უფრო ძლიერ გათბობას და TNSA-ს გაძლიერებას.  ცხელი ელექტრონები გავრცელდებიან მყარ სამიზნეში და გამოდიან მისგან უკანა ბოლოდან. ამით, ელექტრონები მუხტის გამოყოფის გზით წარმოქმნიან წარმოუდგენლად ძლიერ ელექტრულ ველს, ტელევიზია/მ რიგის  . ეს ელექტრული ველი, რომელსაც ასევე უწოდებენ გარსის ველს ხმლის გარსის ფორმის მსგავსების გამო, პასუხისმგებელია იონების აჩქარებაზე. სამიზნის უკანა ზედაპირზე არის დამაბინძურებლების პატარა ფენა (ჩვეულებრივ, მსუბუქი ნახშირწყალბადები და წყლის ორთქლი ). ეს დამაბინძურებლები იონიზდება ცხელი ელექტრონების მიერ წარმოქმნილი ძლიერი ელექტრული ველით და შემდეგ აჩქარებენ. რაც იწვევს ენერგიულ იონურ სხივს და ასრულებს აჩქარების პროცესს.

გაფართოებული პლაზმის წვეტიანი, სწრაფი იონური ფრონტის ფორმირებაზე პასუხისმგებელია იონური ტალღის დარღვევის პროცესი, რომელიც ევოლუციის საწყის ფაზაში მიმდინარეობს და აღწერილია საკ-შამელის განტოლებით. 

შედარება RF აჩქარებასთან

პლაზმური აჩქარების უპირატესობა ის არის, რომ მისი აჩქარების ველი შეიძლება გაცილებით ძლიერი იყოს, ვიდრე ჩვეულებრივი რადიოსიხშირული (RF) ამაჩქარებლების . RF ამაჩქარებლებში ველს აქვს ზედა ზღვარი, რომელიც განისაზღვრება ამაჩქარებელი მილის დიელექტრული დაშლის ზღურბლით . ეს ზღუდავს აჩქარების რაოდენობას ნებისმიერ მოცემულ სიგრძეზე, რაც მოითხოვს ძალიან გრძელ ამაჩქარებლებს მაღალი ენერგიების მისაღწევად. ამის საპირისპიროდ, პლაზმაში მაქსიმალური ველი განისაზღვრება მექანიკური თვისებებითა და ტურბულენტობით, მაგრამ ზოგადად ის რამდენიმე რიგით უფრო ძლიერია, ვიდრე RF ამაჩქარებლების შემთხვევაში. იმედია, რომ შესაძლებელია კომპაქტური ნაწილაკების ამაჩქარებლის შექმნა პლაზმური აჩქარების ტექნიკის საფუძველზე ან გაცილებით მაღალი ენერგიის ამაჩქარებლების აშენება, თუ შესაძლებელი იქნება გრძელი ამაჩქარებლების რეალიზება 10 GV/m ამაჩქარებელი ველით.

ამჟამინდელი ექსპერიმენტული მოწყობილობები ძალიან მოკლე მანძილებზე ამაჩქარებელ გრადიენტებს რამდენიმე რიგით უკეთესს აჩვენებენ, ვიდრე ამჟამინდელი ნაწილაკების ამაჩქარებლები და დაახლოებით ერთი რიგით უკეთესს (1 GeV /m ^{[ 25 ]} 0.1  GeV/m-ის წინააღმდეგ RF ამაჩქარებლისთვის ) ერთი მეტრის მასშტაბზე.

მაგალითად, ლოურენს ბერკლის ეროვნულ ლაბორატორიაში ექსპერიმენტული ლაზერული პლაზმური ამაჩქარებელი ელექტრონებს 1  GeV-მდე აჩქარებს დაახლოებით 3.3  სმ-ზე (5.4× ¹⁰²⁰ გ _n- 1 )  , ხოლო SLAC- ზე ერთ ჩვეულებრივ ამაჩქარებელს (ელექტრონული ენერგიის უმაღლესი ამაჩქარებელი) იგივე ენერგიის მისაღწევად 64 მ სჭირდება. ანალოგიურად, პლაზმის გამოყენებით, SLAC SLC სხივის (42 GeV) გამოყენებით, სულ რაღაც 85 სმ-ზე, პლაზმური ტალღის ველის ამაჩქარებლის (8.9×1020 ^გ n _-1 ) გამოყენებით, 40 GeV- ზე მეტი ენერგიის მომატება იქნა მიღწეული .   

აპლიკაცია

კვლევისა და ტექნოლოგიური განვითარების ჩარჩო პროგრამების, HORIZON 2020- ის ფარგლებში, 74 სამეცნიერო ინსტიტუტმა შეიმუშავა EuPRAXIA პროექტის „(ევროპული პლაზმური კვლევის ამაჩქარებელი eXcellence In Applications)“ კონცეპტუალური დიზაინის ანგარიში  . იმის გასარკვევად, თუ რომელი იქნება ყველაზე შესაფერისი ტექნოლოგია, განიხილება ლაზერით მართული (ლაზერული ტალღური ველის აჩქარება, LWFA), ელექტრონული სხივით მართული (პლაზმური ტალღური ველის აჩქარება, PWFA), ასევე ჰიბრიდული (LWFA-სა და PWFA-ს კომბინირება) აჩქარების მიდგომები. სხივით მართული პლაზმური ტალღური ველის აჩქარების ობიექტი აშენდება იტალიაში, რომის მახლობლად, ფრასკატის INFN ეროვნულ ლაბორატორიაში (LNF). თუმცა, ლაზერით მართული (ლაზერული ტალღური ველის აჩქარება, LWFA) ობიექტის მეორე ობიექტი ჯერ კიდევ გადაუწყვეტელია. გადაწყვეტილება მიღებული იქნება 2025 წლის შუა პერიოდში

იხ.ვიდეო - Plasma Wakefield Acceleration | Grade 8–9 Summer Physics Project

რეკლამა  -  მომზადება ვოკალში -   პროფესიონალი   მომღერალი   ოპერის სოლისტი    მრავალი    კონკურისის      ლაურეატი მოამზადებს ნებისმერ მსურველს     ვოკალში საოპერო,    კამერული, საესტრადო, ფოლკორში. ხმისა და სუნთქვის დაყენება, გაძლიერება,     დიაპაზონის გაზრდა სათანადო რეპერტუარით,      სწავლების ინტესივობა და მიმართულება განისაზღვრება ინდივიდულურად მასწავლებლის მიერ. ფასი 40ლ. ერთი გაკვეთილი ტ 595 33 01 77,   5977 872 64

ბრიტანეთში სტაჟირებული, სერტირთიფიცირებული ინგლისური ენის სპეციალისტი,  თარგმნა, ინგლისურიდან ქართულში ან პირიქით ტექსტის კორექტირიება,  აკრეფა ვორდში და ინგლისურში ნებისმირი მსურველის მომზადება  ინგლისურში სკოლის მოსწავლეებს, აბიტურიენტებს ან სხვა ნებისმიერ მსურველს სათანადო პროგრამით  FCF , TOEFl, IEFLtS სათანადო  აუდიო თუ ვიდეო მასალის გამოყენებით  ფასი შეთანხმებით ასევე ონლაინ მომსახურება და სწავლა ტ. 591 102 949