Mabda'a la yaqaan ee "wax badan ayaa ka xoog badan" ayaa muddo dheer laga aasaasay qaybo badan oo bulshada ah, oo ay ku jiraan sayniska iyo farsamada. Si kastaba ha ahaatee, xaqiiqooyinka casriga ah, marar badan iyo marar badan waxaa jira hirgelinta wax ku ool ah odhaahda "yar yar, laakiin dhiirran." Tani waxay muujinaysaa labadaba kombiyuutarada hore u qaatay qol dhan, oo hadda ku habboon calaacalaha ilmaha, iyo dardar-geliyayaasha walxaha. Haa, haa, xusuusnow Hadron Collider (LHC), kaas oo cabbirkiisa cajiibka ah (26 m dhererka) macno ahaan lagu muujiyay magaciisa? Waa hagaag, tani waa horeba, sida laga soo xigtay saynisyahano ka socda DESY, kuwaas oo soo saaray nooc yar oo dardar-geliyaha ah, taas oo marka la eego waxqabadka aan ka hooseynin kuwii ka horreeyay ee buuxa. Intaa waxaa dheer, xawaaraha-yar-yar xitaa wuxuu dhigay rikoor cusub oo adduunka ah oo ka dhex jira xawaaraha terahertz isagoo laba jibaaraya tamarta elektarooniga ah. Sidee loo sameeyay dardar-geliyaha yar-yar, maxay yihiin mabaadi'da ugu muhiimsan ee hawlgalkeeda, maxayse tijaabooyin wax ku ool ah muujiyeen? Warbixinta kooxda cilmi-baarista ayaa naga caawin doonta inaan ogaano arrintan. Tag
Saldhig cilmi baaris
Sida laga soo xigtay Dongfang Zhang iyo asxaabtiisa DESY (Jarmalka Electron Synchrotron), kuwaas oo soo saaray xawaaraha-yar, ilaha ultrafast elektarooniga ah ayaa door muhiim ah oo cajiib ah ka ciyaara bulshada casriga ah. Qaar badan oo iyaga ka mid ah ayaa lagu muujiyaa daawada, horumarinta qalabka elektaroonigga ah iyo cilmi baarista sayniska. Dhibaatada ugu weyn ee linacs-yada hadda jira ee isticmaalaya oscillators RF waa kharashkooda sarreeya, kakanaanta kaabayaasha, iyo rabitaannada aadka u badan ee isticmaalka tamarta. Dhaliilaha noocan oo kale ah ayaa si ba'an u xaddidaya helitaanka tignoolajiyada noocan oo kale ah isticmaaleyaasha kala duwan.
Dhibaatooyinkan muuqda ayaa dhiirigelin weyn u ah horumarinta aaladaha aan cabsi gelin doonin marka la eego cabbirka, iyo sidoo kale heerka isticmaalka awoodda.
Waxyaabaha cusub ee cusub ee warshadahan, xawaaraha terahertz waa la kala saari karaa, kuwaas oo leh tiro "wanaagsan":
- Waxaa la filayaa in mowjadaha gaaban iyo garaaca gaaban ee shucaaca terahertz ay u oggolaan doonaan koror weyn oo marinka burbur*, oo ay sababtay beerta, taas oo kordhin doonta dardargelinta;
Korontada oo burburtay* - koror xoog leh oo xoogga hadda jira marka danab lagu dabaqo ka sarreeya midka muhiimka ah.
- Helitaanka habab wax ku ool ah oo loogu talagalay soo saarista shucaaca terahertz ee goobta sare ayaa suurtogal ka dhigaya in la sameeyo isku-dubarid gudaha ah oo u dhexeeya electrons iyo beeraha kicinta;
- hababka qadiimiga ah waxaa loo isticmaali karaa in la abuuro qalabka sida, laakiin kharashkooda, wakhtiga wax soo saarka iyo size si weyn loo dhimi doonaa.
Saynis yahanadu waxay aaminsan yihiin in milimitirkooda cabirka terahertz uu yahay is-afgarad u dhexeeya dardargeliyayaasha caadiga ah ee hadda jira iyo kuwa yar yar ee la soo saarayo, laakiin ay leeyihiin khasaare badan sababtoo ah cabbirkooda oo aad u yar.
Cilmi-baarayaashu ma diidaan in tignoolajiyada dardargelinta terahertz ay ku jirtay horumarinta in muddo ah. Si kastaba ha ahaatee, sida ay qabaan, weli waxaa jira dhinacyo badan oo ku saabsan goobtan oo aan la darsin, la tijaabin, lana hirgelin.
Shaqadooda, oo aan maanta tixgelineyno, saynisyahannadu waxay muujinayaan suurtagalnimada STEAM (dardariyaha terahertz elektarooniga ah oo qaybsan iyo manipulator) waa qayb terahertz dardargeliyaha elektarooniga ah iyo qalabeeyaha. STEAM waxa ay suurtogal ka dhigtaa in la dhimo dhererka laydhka elektarooniga ah si loo dhimo muddada-spicosecond, sidaas awgeed waxa ay siinaysaa xakamaynta femtosecond ee marxaladda dardargelinta.
Waxaa suurtagal ah in la gaaro goob dardargelin ah oo ah 200 MV/m (MV - megavolt), taas oo horseedaysa dardargelinta terahertz rikoodhka> 70 keV (kiloelectronvolt) laga soo bilaabo shucaac elektaroonik ah oo la rakibay oo leh tamar 55 keV. Sidan, elektaroonnada la dedejiyey ilaa 125 keV ayaa la helay.
Qaab dhismeedka aaladda iyo hirgelinta
Sawirka #1: Qorshaha aaladda daraasadda lagu wado.
Sawirka No. 1-2: a - jaantuska qaabdhismeedka 5-lakabka ee la horumariyay, b - saamiga dardargelinta xisaabinta iyo jihada faafinta elektaroonigga ah.
Alwaaxyada korantada (55 keV) ayaa laga soo saaray Qoryaha elektarooniga ah* waxaana lagu dhex geliyaa terahertz STEAM-buncher (compressor beam), ka dib waxaa loo gudbiyaa STEAM-linac (dedejiye toosan*).
Qoriga elektiroonigga ah* - qalab loogu talagalay soo saarida iftiinka elektarooniga ah ee qaabeynta iyo tamarta loo baahan yahay.
Xawaare toosan* - Xawaare ay walxaha la dallacay ay maraan dhismaha hal mar oo keliya, kaas oo ka sooca dardargeliyaha toosan iyo midka wareegtada ah (tusaale, LHC).
Labada qalab ee STEAM waxay ka helayaan garaaca terahertz hal leyser oo u dhow infrared (NIR), kaas oo sidoo kale dabka ka qaada photocathode ee qoriga elektarooniga ah, taasoo keentay is-waafajin gudaha ah oo u dhexeeya electrons iyo beeraha dardargelinta. Tuubooyinka ultraviolet-ka ee sawir-qaadista ee sawir-qaadista waxaa lagu abuuraa laba marxaladood oo isku xigta Gvg* hirarka aasaasiga ah ee iftiinka infrared dhow. Habkani waxa uu marka hore u beddelaa garaaca garaaca 1020 nm laser 510 nm ka dibna 255 nm.
Gvg* (jiilka labaad ee harmonic) - habka isku-darka sawir-qaadista ee isku midka ah inta lagu jiro isdhexgalka walxaha aan tooska ahayn, taas oo horseedaysa sameynta sawir-qaade cusub oo leh laba jeer tamarta iyo soo noqnoqda, iyo sidoo kale nuska dhererka.
Qaybta soo hadhay ee laydhka laysarka ee NIR waxa loo qaybiyaa 4 beam, kuwaas oo loo isticmaalo in lagu dhaliyo afar wareeg ah oo terahertz ah iyada oo la dhalinayo farqi u dhexeeya garaaca wadnaha.
Laba garaac oo terahertz ah ayaa markaa geli qalab kasta oo STEAM ah iyada oo loo marayo qaab-dhismeedyada geesaha simmetrical ah kuwaas oo tamarta terahertz ku toosiya gobolka isdhexgalka ee jihada fidinta elektaroonigga ah.
Marka ay electrons-ku galaan mid kasta oo ka mid ah aaladaha STEAM, waxa ay la kulmayaan qaybaha korantada iyo magnetic. Ciidamada Lorentz*.
Lorentz Force* waa xoogga uu goobta korantada (electromagnetic field) uu ku shaqeeyo qayb la dallacay.
Xaaladdan oo kale, goobta korantada ayaa mas'uul ka ah dardargelinta iyo hoos u dhigista, halka magnetic field uu keeno leexinta lateral.
Sawirka #2
Sida aan ku aragno sawirada 2 ΠΈ 2b, gudaha qalab kasta oo STEAM ah, alwaaxyada terahertz waxaa si toos ah u kala soocaya xaashiyo bir ah oo khafiif ah oo loo qaybiyay dhowr lakab oo dhumucdoodu kala duwan tahay, mid kasta oo ka mid ah wuxuu u shaqeeyaa sida waveguide, u wareejinta qayb ka mid ah tamarta guud ee gobolka isdhexgalka. Sidoo kale, lakab kasta waxaa ku jira taargooyin dielectric ah oo u dhigma wakhtiga imaatinka calaamadda terahertz. hore ee hir* oo leh hore elektaroonig ah.
Wavefront* waa dusha ay mawjadu soo gaadhay.
Labada qalab ee STEAM waxay ku shaqeeyaan habka korantada, taas oo ah, si ay u soo saaraan soo saarista beerta korantada iyo xakamaynta goobta magnetic ee bartamaha aagga isdhexgalka.
Qalabka ugu horreeya, elektaroonnada ayaa waqti loogu talagalay inay dhex maraan eber goyn* garoonka terahertz, halkaas oo jaangooyooyinka ku meel gaadhka ah ee beerta korantada la kordhiyo oo celceliska goobta la yareeyo.
eber isgoys* - barta aan xiisad ka jirin.
Qaabayntani waxay sababtaa in dabada elekrooniga ah ay dardar gasho oo madaxeeda hoos u dhacdo, taasoo keentay in diirada ballistic-ga dheer2 ΠΈ 2).
Qalabka labaad, isku-dubbaridka shucaaca elektarooniga ah iyo terahertz ayaa loo dejiyay si ay korontadu u aragto oo keliya wareegga taban ee beerta korantada ee terahertz. Qaabayntan waxay keentaa dardargelin joogto ah oo saafi ah (2b ΠΈ 2d).
Laserka NIR wuxuu u eg yahay qaab-qabow Yb:YLF ah oo soo saara garaaca indhaha oo leh mudda dhan 1.2 ps iyo tamar 50mJ ah oo dhererkeedu yahay 1020 nm iyo celceliska celceliska 10 Hz. Iyo garaaca wadnaha terahertz oo leh inta jeer ee xarunta 0.29 terahertz (muddada 3.44 ps) waxaa dhaliya habka hore ee garaaca wadnaha.
Keliya 2 x 50 nJ terahertz tamarta ayaa loo isticmaalay in lagu xoojiyo STEAM-buncher (compressor beam), halka 2 x 15 mJ looga baahan yahay STEAM-linac (xawaare toosan).
Dhexroorka meesha laga soo galo iyo meesha laga soo galo labadaba aaladaha STEAM waa 120 Β΅m.
Compressor beam waxaa loogu talagalay saddex lakab oo isku dherer ah (0 mm), kuwaas oo ku qalabaysan taarikada silica ah (Ο΅r = 225) dhererka 4.41 iyo 0.42 mm si loo xakameeyo waqtiga. Dhererka siman ee lakabyada kombaresarada ayaa ka tarjumaysa xaqiiqda ah in aan wax dardargelin ah dhicin (2).
Laakiin xawaaraha tooska ah, dhererka horeba way ka duwan yihiin - 0.225, 0.225 iyo 0.250 mm (+ taarikada quartz ee 0.42 iyo 0.84 mm). Korodhka dhererka lakabka ayaa sharaxaya kororka xawaaraha elektaroonigga inta lagu jiro dardargelinta.
Saynis yahanadu waxay xuseen in tirada lakabyada ay si toos ah mas'uul uga tahay shaqeynta mid kasta oo ka mid ah labada qalab. Si loo gaaro heer sare oo dardargelin ah, tusaale ahaan, lakabyo badan iyo qaabeynta dhererka kala duwan ayaa loo baahan doonaa si loo wanaajiyo isdhexgalka.
Natiijooyinka tijaabooyin la taaban karo
Ugu horreyntii, cilmi-baarayaashu waxay xasuusinayaan in dardar-galiyeyaasha RF-dhaqameedka ah, saamaynta ku-meel-gaadhka ah ee laydhka elektarooniga ah ee lagu dhejiyay sifooyinka iftiinka degdega ah ee la xidhiidha isbeddelka korantada ee la kulmay inta lagu jiro isdhexgalka elektarooniga kala duwan ee gudaha. alwaaxdu waxay timaadaa waqtiyo kala duwan. Sidaa darteed, waxaa loo qaadan karaa in beero leh jaanis weyn iyo alwaaxyo leh waqti dheer ay horseedi doonaan faafitaan tamar weyn. Laydhka la isku duro ee muddada dheer waxay sidoo kale horseedi karaan qiime sare xawaaladaha*.
Soo saarista* waa meesha bannaan ee wejiga ay ku jiraan laydh la dedejiyey oo ah walxaha la dallacay.
Marka laga hadlayo xawaaraha terahertz, muddada goobta xiisaha waa 200 jeer ka gaaban. Haddaba, xiisad* goobta la taageeray waxa ay noqon doontaa 10 jeer ka sareeya.
Xoogga goobta korontada* - tilmaame ka mid ah goobta korantada, oo la mid ah saamiga xoogga lagu dabaqay lacag go'an oo lagu dhejiyay meel la bixiyay oo ka mid ah garoonka ilaa xajmiga kharashkan.
Sidaa darteed, xawaaraha terahertz, jaangooyooyinka garoonka ee ay la kulmaan elektarooniga waxay noqon karaan dhowr amar oo ka sarreeya qalabka caadiga ah. Miisaanka wakhtiga kaas oo qalooca garoonka lagu dareemo aad ayuu u yara yaraan doonaa kiiskan. Waxay markaa ka dib tani in muddada iftiinka elektarooniga ah ee la isku duro uu yeelan doono saameyn muuqata.
Saynis yahanadu ficil ahaan waxay go'aansadeen inay tijaabiyaan fikradahan. Si tan loo sameeyo, waxay soo saareen alwaaxyo elektaroonik ah oo muddooyin kala duwan leh, kaas oo lagu xakameynayay cadaadis sababtoo ah aaladda ugu horreysa ee STEAM (STEAM-buncher).
Sawirka #3
Xaaladda marka kombaresarada aan lagu xirin isha korantada, alwaaxyada elektarooniga ah (55 keV) ee leh βΌ1 fC (femtocoulomb) ayaa u safray qiyaastii 300 mm qoriga elektaroonigga ah ilaa aaladda dardargelinta toosan (STEAM-linac). Elektaroonadani waxay ku fidi karaan ficilka ciidamada dallaca hawada ilaa inta ay soconayso in ka badan 1000 fs (femtoseconds).
Waqtigan xaadirka ah, iftiinka elektarooniga ah wuxuu qabsaday qiyaastii 60% mawjadda nuska ah ee goobta dardargelinta oo leh soo noqnoqoshada 1,7 ps, taas oo horseeday tamar tamar ka dib markii la dardargeliyay heerka ugu sarreeya ee 115 keV iyo qaybinta tamarta nus ballac ka badan in ka badan 60 keV (3).
Si loo barbar dhigo natiijooyinkaan kuwa la filayo, xaalada faafinta elektaroonigga ah ee loo maro dardargeliyaha toosan ayaa la sawiray, marka elektaroonadu aysan isku mid ahayn (ie, kuma eka) marka la eego wakhtiga ugu fiican ee duritaanka. Xisaabinta xaaladdan oo kale waxay muujisay in kororka tamarta elektaroonigga ah ay aad ugu tiirsan tahay xilliga hordhaca ah ilaa qiyaasta wakhtiga hoose ee labaad (3b). Taasi waa, iyada oo la hagaajinayo ugu fiican, elektarooniga ayaa la kulmi doona wareegga nuska buuxa ee dardargelinta shucaaca terahertz lakab kasta (3).
Haddii electrons ay yimaadaan waqtiyo kala duwan, markaas waxay la kulmaan dardargelinta yar ee lakabka koowaad, kaas oo ay u baahan yihiin waqti dheeraad ah si ay u dhex maraan. Kala-saariddu waxay markaa kordhisaa lakabyada xiga, taasoo keenta hoos u dhac aan loo baahnayn (3d).
Si loo yareeyo saamaynta taban ee dhererka ku meel gaadhka ah ee laydhka elektaroonigga ah, aaladda STEAM ee ugu horreysa waxay ku shaqeysay habka isku-buufinta. Muddada alwaax elektarooniga ah ee linac waxaa lagu hagaajiyay ugu yaraan ~ 350 fs (nus ballac) iyadoo la hagaajinayo tamarta terahertz ee la siiyay kombaresarka oo loo beddelayo linac qaab dillaacsan4b).
Sawirka #4
Muddada ugu yar ee iftiinka ayaa la dejiyay iyadoo la raacayo muddada garaaca wadnaha UV ee photocathode, muddada taas oo ahayd ~ 600 fs. Fogaanta u dhaxaysa kombaresarada iyo falinka ayaa sidoo kale door muhiim ah ka ciyaartay, taas oo xaddiday xawaaraha xoogga dhumucda. Isku soo wada duuboo, tallaabooyinkani waxay suurtogal ka dhigayaan in la hubiyo saxnaanta femtosecond ee marxaladda duritaanka ee heerka dardargelinta.
Sawirka 4 Waxaa la arki karaa in fidinta tamarta iftiinka elektarooniga ah ee la isku dhejiyay ka dib markii la hagaajiyay xawaaraha xawaaraha tooska ah uu hoos u dhaco qodobka ~ 4 marka la barbardhigo midka aan la adkeyn. Dardargelinta awgeed, tamarta tamarta ee laydhka la cufan ayaa loo rogaa tamar sare, taas oo ka duwan tiirarka aan la adkeyn. Heerka ugu sarreeya ee tamarta tamarta ka dib dardargelinta waa qiyaastii 115 keV, dabada tamarta sare waxay gaartaa ilaa 125 keV.
Tilmaamayaashan, marka loo eego bayaanka suubban ee saynisyahano, waa rikoor cusub oo dardargelin ah (kahor dardargelinta waxay ahayd 70 keV) ee xadka terahertz.
Laakiin si loo yareeyo faafitaanka tamarta4), waxaa lagama maarmaan ah in la gaaro iftiin gaaban oo xitaa gaaban.
Sawirka #5
Marka laga hadlayo laydhka aan la isku durin, ku-tiirsanaanta hadda jirta ee cabbirka biimka waxay muujineysaa qulqulka qulqulka ee jihooyinka toosan iyo kuwa toosan: Ξ΅x,n = 1.703 mm*mrad iyo Ξ΅y,n = 1.491 mm*mrad (5).
Cadaadisku, isna, waxa uu hagaajiyay qiiqa isdhaafka ah 6 ilaa Ξ΅x,n = 0,285 mm*mrad (horizontal) iyo Ξ΅y,n = 0,246 mm*mrad (toosan).
Waxaa xusid mudan in heerka hoos u dhaca soo-saarka uu ku dhawaad ββlabanlaab ka weyn yahay heerka dhimista muddada biimka, taas oo ah cabbir aan toos ahayn ee dhaqdhaqaaqa is-dhexgalka ee waqtiga, marka electrons ay la kulmaan diiradda xooggan iyo diiradda saarista goobta magnetic inta lagu jiro dardargelinta (5b ΠΈ 5).
Sawirka 5b waxaa la arki karaa in elektaroonnada la soo bandhigay waqtiga ugu fiicneyd ay la kulmaan wareegga nuska ah ee dardargelinta goobta korontada. Laakiin elektaroonnada yimaada ka hor ama ka dib wakhtiga ugu fiican waxay la kulmaan dardargelin yar iyo xitaa qayb hoos u dhac. Elektaroonada noocan oo kale ah ayaa natiijadu waxay helayaan tamar yar, qiyaas ahaan.
Xaalad la mid ah ayaa lagu arkay iyadoo ay saameyn ku leedahay goob birlab ah. Electrons-ka la isku duro wakhtiga ugu fican waxay la kulmaan xaddi summaysan oo ah dhul magnetic togan iyo taban. Haddii hordhaca elektarooniga ah uu dhacay ka hor waqtigii ugu fiicnaa, ka dibna waxaa jiray meelo badan oo wanaagsan iyo kuwa xun oo yar. Marka laga hadlayo soo-bandhigidda elektarooniga ah ee ka dambeeya wakhtiga ugu habboon, waxaa jira wax yar oo togan iyo kuwo taban (5). Oo weecsanaanta noocan oo kale ah waxay keenaysaa xaqiiqda ah in elektarooniga u leexan karo bidix, midig, kor ama hoos, taas oo ku xidhan booska loo eego dhidibka, taas oo keenta kororka xawaaraha transverse ee u dhigma diiradda ama diiradda saarista iftiinka.
Si aad u hesho aqoon faahfaahsan oo ku saabsan nuxurka daraasadda, waxaan ku talinayaa in la eego ΠΈ isaga.
Epilogue
Isku soo wada duuboo, wax soo saarka dardargeliyaha ayaa kordhin doona haddii muddada iftiinka elektarooniga ah la yareeyo. Warqadan, muddada alwaaxda la heli karo waxaa xaddiday joomatari dejinta. Laakin, aragti ahaan, muddada qorraxdu waxay gaari kartaa wax ka yar 100 fs.
Saynis yahanadu waxa kale oo ay xuseen in tayada laydhka la sii wanaajin karo iyada oo la dhimayo dhererka lakabyada lana kordhiyo tiradooda. Si kastaba ha ahaatee, habkani maaha mid aan dhibaato lahayn, gaar ahaan kakanaanta korodhka ah ee wax soo saarka qalabka.
Shaqadani waa marxaladdii hore ee daraasad aad u ballaadhan oo faahfaahsan oo ah nooca yar ee xawaaraha toosan. In kasta oo xaqiiqda ah in nooca la tijaabiyay uu horay u soo bandhigay natiijooyin aad u fiican, kaas oo si sax ah loogu yeeri karo rikoodh, weli waxaa jira shaqo badan.
Waad ku mahadsan tahay dareenkaaga, aad u fiirso oo qof walba ha yeesho usbuuc wanaagsan! π
Waad ku mahadsan tahay inaad nala joogto. Ma jeceshahay maqaalladayada? Ma doonaysaa inaad aragto wax badan oo xiiso leh? Nagu taageer adigoo dalbanaya amar ama kula talinaya asxaabta, 30% qiimo dhimis isticmaalayaasha Habr analooga u gaarka ah ee server-yada heerka gelitaanka, kaas oo anaga aan adiga kuu hindisay: (waxaa laga heli karaa RAID1 iyo RAID10, ilaa 24 cores iyo ilaa 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 jeer ka jaban? Kaliya halkan Nederlaan! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - laga bilaabo $99! Wax ka akhri
Source: www.habr.com