Фізики створили революційний прискорювач частинок, що розгадав 70-річну таємницю походження енергії

Вперше фізики відтворили у лабораторії механізм прискорення космічних променів — так звану фермі-акселерацію —, використовуючи надхолодні атоми й пристрій розміром не більше людської волосини. За словами вчених, це відкриває нові перспективи для вивчення поведінки частинок високих енергій у Всесвіті.

Фермі-акселерація, вперше запропонована Енріко Фермі у 1949 році, пояснює, як космічні промені набувають своїх екстремальних енергій у космічному середовищі. Попри десятиліття спроб, досі ніхто не міг повністю реалізувати цю модель у лабораторних умовах. Тепер дослідники з університетів Бірмінгема й Чикаго змогли побудувати керований фермі-акселератор і вперше напряму спостерігати ефективне прискорення частинок.

У новому пристрої, завбільшки лише 100 мікрометрів, надхолодні атоми стикаються з рухомими оптичними бар’єрами, що дозволяє їм досягати швидкості понад пів метра за секунду. Дослідники отримали енергетичні спектри, схожі на ті, що спостерігаються у космічних променях, і вперше змогли експериментально підтвердити ключові теоретичні передбачення — зокрема результат Белла, який лежить в основі сучасних моделей прискорення космічних частинок.

Вчені зазначають, що простота й мініатюрність конструкції не обмежують можливостей пристрою. За словами д‑ра Аміти Деб з Бірмінгемського університету, ця технологія вже перевершує сучасні методи прискорення у квантових технологіях і не має теоретичних обмежень щодо максимальної енергії.

Це відкриття дозволяє моделювати складні астрофізичні процеси у лабораторії, вивчати прискорення частинок у зонах ударних хвиль, магнітної реконекції та турбулентності. Також можливе використання нової технології у квантовій інформатиці, квантовій хімії та «атомтроніці». Дослідницька команда планує подальші експерименти для дослідження впливу різних взаємодій на швидкість і межу прискорення.