сегодня: 22.09.2020

[сделать стартовой]

Рубрики
Общество
Экономика
Политика
Спорт
Наука
Культура
Образование
Здравоохранение
Информационные технологии
Силовые структуры
Криминал
Происшествия
Экология
Недвижимость
Нск-риэлт
Байкал
Национальные проекты
Лес - богатство Сибири
Нефть и газ Сибири
Сибирский уголь
Научно-технический прогресс
Сибиряки
Мир вокруг нас
Интервью
Актуально

Сибирский федеральный округ
Наука и жизнь

Луна образовалась в результате ядерного взрыва


Видеокамеры для "супермена"


"Конец света" в прямом смысле слова


Земные океаны и атмосфера появились благодаря метеоритной бомбардировке


Солнце на Земле


Искусственный интеллект совсем рядом



ТОП-20 инженерных чудес света



Четвероногий друг


Новости Байкала

2020-07-17 10:08:00 /РИА "Сибирь" /Новосибирск

Новосибирские физики исследовали механизм генерации электромагнитных волн





Специалисты Института ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН работают над теоретическим и численным исследованием механизма генерации электромагнитного излучения пучково-плазменной антенной, тонкой системой, размеры которой сравнимы с длиной излучаемых волн. Изучение вопросов, связанных с генерацией ЭМ излучения из плазмы под действием электронного пучка, относится к числу наиболее фундаментальных и актуальных задач физики плазмы. В будущем понимание этих механизмов поможет объяснить различные физические явления в космической плазме, например, радиовсплески на Солнце, а также поможет в создании мощного источника терагерцового излучения, обладающего огромным прикладным потенциалом. На данный момент специалисты разработали теорию пучково-плазменной антенны, провели численное моделирование плазменных процессов и предложили сценарий генерации электромагнитного излучения в плазменном эксперименте.

Как сообщила руководитель пресс-службы Алла Сковородина, промежуточные результаты были представлены на конкурсе молодых ученых Института ядерной физики СО РАН 2020 года. Работы выполняются при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований.

"Вопрос излучения из плазмы под действием электронного пучка не является принципиально новым - он активно изучается на протяжении уже более полувека, например, в контексте солнечных радиовсплесков II и III типов, в которых излучение рождается в процессе распространения потоков электронов по плазме солнечной короны, – рассказала аспирант Института ядерной физики СО РАН Евгения Волчок. - Для объяснения этого излучения было предложено множество теорий, однако большинство из них традиционно рассматривают безграничную плазму, что логично для таких космических масштабов. В лабораторных экспериментах условия другие – плазма узкая. Мы изучаем возможность эффективной генерации мощного электромагнитного излучения в тонкой пучково-плазменной системе, поперечные размеры которой сравнимы с длиной излучаемых волн. В такой плазме многие процессы идут иначе, а значит, просто применить уже существующие теории нельзя - нужно было разработать свою теорию".

Первые указания на существование нового механизма излучения были получены в Институте ядерной физики в экспериментах на установке ГОЛ-3 в 2013 году. В этих экспериментах исследовался турбулентный нагрев плазмы электронным пучком и был зарегистрирован непривычно высокий уровень электромагнитного излучения в режиме, когда диаметр пучка становился сравнимым с длиной волны возбуждаемых пучком колебаний. Позднее теоретики показали, что для эффективной генерации электромагнитных волн вблизи плазменной частоты нужен не только малый поперечный размер системы, но и продольная модуляция плотности плазмы с подходящим периодом. В этом случае система плазма-пучок может излучать электромагнитные волны как дипольная антенна (отсюда и название механизма).

Результаты, представленные в 2020 году, позволили обобщить теорию пучково-плазменной антенны на случай генерации излучения вблизи удвоенной плазменной частоты.

"Работа, результаты которой были представлены на конкурсе молодых ученых Института ядерной физики, была посвящена развитию предложенного ранее механизма, - объяснила Евгения Волчок. - Мы заметили, что и в экспериментах, и в численных расчетах генерация электромагнитных волн на плазменной и удвоенной плазменной частотах имеет сравнимую эффективность. Включая в рассмотрение процессы нелинейной конверсии неустойчивых пучковых колебаний на периодическом возмущении плотности плазмы, мы показали, что эти процессы действительно могут участвовать в генерации ЭМ излучения на удвоенной плазменной частоте посредством антенного механизма, а также определили угловые и энергетические характеристики этого излучения. Эти результаты были проверены численным моделированием методом частиц в ячейках. С помощью этого метода были исследованы границы применимости теоретической модели и установлены режимы, при которых излучение будет наиболее эффективным. Также мы показали, что мощность излучения может достигать нескольких процентов от мощности пучка".

Исследованный механизм генерации электромагнитных волн имеет фундаментальное значение как для развития представлений об излучении космической плазмы, так и для создания мощного источника терагерцового излучения.

"Область применимости этого механизма отнюдь не ограничена малыми поперечными размерами пучка и образуемой им плазмы, - добавил ведущий научный сотрудник лаборатории 9-0 Института ядерной физики СО РАН, доктор физико-математических наук Игорь Тимофеев. - Этот механизм может включаться и в пространственно-протяженных системах, если развитие пучковой неустойчивости или нарастание модуляции плотности по разным причинам локализовано на масштабах порядка длины волны излучения. Этот механизм даже не требует наличия пучка в плазме. В частности, наши недавние исследования показали, что он должен играть заметную роль в экспериментах по лобовому столкновению лазерных кильватерных волн, которые сегодня проводятся совместно с Институтом лазерной физики СО РАН".

По словам Игоря Тимофеева, основную перспективу практического применения изученного механизма специалисты видят в возможности генерации ТГц излучения гигаваттного уровня мощности за счет использования мульти-гигаваттных электронных пучков. "Выход на рекордную мощность и энергию ТГц излучения откроет дверь в новую физику, связанную с направленным воздействием такого излучения на различные неравновесные состояния материи - фотоиндуцированные фазовые переходы, сверхпроводимость, спиновые волны", - пояснил специалист.



Cмотрите также:  Наука  Новосибирская область
Архив
пн вт ср чт пт сб вск
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
 
Поиск по сайту
Что? Где? Когда?
*****

24-28 сентября 2020 года в Иркутске пройдет кинофестиваль "Человек и природа"

******

29-30 октября 2020 года в Кемерово пройдет Сибирский форум "Цифра в культуре и искусстве"

*******

Со 2 по 7 ноября 2020 года в Приангарье пройдет фестиваль искусства "Территория. Иркутск"

******
Сохраним Байкал!

Экологический кризис на Байкале: новый эпизод с сине-зелеными водорослями
Все о клещах

Новосибирские ученые: как уберечься от заболеваний, переносимых клещами

Планета Земля

2036 год: Апофеоз или Апокалипсис?


Катастрофы: возможность или неизбежность
Реклама

Универсальная вебкамера за 1190 рублей, функция автоматической записи
*******
О проекте Контакты Партнеры  
Rambler's Top100
Copyright © 2004-2020 РИА "Сибирь"
E-mail: rian@cn.ru
Телефон: 8(383) 214-20-12