Новосибирские ученые близки к созданию сверхмощного источника терагерцового излучения

Ученые ИЯФ СО РАН изучают механизм тонкой пучково-плазменной системой, что в перспективе позволит объяснить различные физические явления в космической плазме, например, радиовсплески на Солнце, а также поможет в создании мощного источника терагерцового излучения.

Специалисты института уже разработали теорию пучково-плазменной антенны, смоделировали процессы и получили сценарий генерации ЭМ волн.

Как говорят сами ученые, эта тема не нова. Ее изучают в контексте солнечных радиовсплесков II и III типов. Но перед учеными стоит другая задача – «возможность эффективной генерации мощного электромагнитного излучения в тонкой пучково-плазменной системе, поперечные размеры которой сравнимы с длиной излучаемых волн». А для этого нужна своя теория.

Установка ГОЛ-3 ИЯФ СО РАН в 2013 году дала возможность получить первые результаты. Тогда ученые увидели «непривычно высокий уровень электромагнитного излучения в режиме, когда диаметр пучка становился сравнимым с длиной волны возбуждаемых пучком колебаний». В дальнейшем в 2020 году теоретики изучили полученные за годы данные и обобщили теорию пучково-плазменной антенны на случай генерации излучения вблизи удвоенной плазменной частоты.

«Мы заметили, что и в экспериментах, и в численных расчетах генерация ЭМ 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», - рассказала аспирантка ИЯФ СО РАН Евгения Волчок.

По словам ведущего научного сотрудника Лаборатории 9-0 ИЯФ СО РАН Игоря Тимофеева, полученные при исследовании механизма генерации ЭМ волн результаты являются большим шагом на пути к новым открытиям.

«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 и т.д.», - считает ученый.