Инженеры создали ускоритель для электронов размером со спичку
Физики из синхротронного центра DESY разработали новый ускоритель для электронов, в котором для передачи энергии частицам используется терагерцовое излучение. Размеры самого ускорителя при этом составляют примерно 1,5 сантиметра в длину и около миллиметра в ширину. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications, кратко о нем рассказывает пресс-релиз DESY.
Устройство представляет собой медную трубку внутренним диаметром около миллиметра, приплюснутую с одного конца. Внутри нее находится кварцевая трубка, толщиной 270 микрометров, в центре которого проходит вакуумированный канал.
В эксперименте по ускорению ученые подавали в миниатюрное устройство пучок электронов через небольшое отверстие с одной стороны трубки. С другой стороны, с помощью зеркала с отверстием посередине, в ускоритель направлялся пучок терагерцового излучения. Излучение проходило через всю длину канала и отражалось от стенки на другом конце, после чего двигалось сонаправлено с пучком электронов. В результате этого и происходило ускорение частиц.
Само ускорение происходило на длине примерно в три миллиметра — в результате него электроны, имевшие начальную энергию 59 килоэлектронвольт, получали дополнительную энергию в семь килоэлектронвольт. Эти небольшие величины сопоставимы с энергиями частиц в электронно-лучевой трубке телевизора, однако показывают, что такой способ ускорения работает. В теории, подобное устройство может увеличивать энергии частиц вплоть до единиц гигаэлектронвольт при метровой эффективной длине.
Ключевым в миниатюризации устройства стало использование терагерцового излучения с длиной волны порядка одного миллиметра. Исследователи указывают, что аналогичный по принципу работы ускоритель, PETRA III использует излучение с длиной волны в тысячу раз больше (частота около 500 мегагерц) — поэтому требует более крупную установку. Общая длина PETRA — около 2,3 километра.
Возможным применением для миниатюрных ускорителей может стать создание компактных лазеров на свободных электронах. Такие устройства способны создавать лазерное рентгеновское излучение в импульсном режиме. Подобные «вспышки» можно применять для исследования (своеобразного «фотографирования») быстротекущих химических реакций, например, тех, которые вовлечены в процесс фотосинтеза.
Чистка панелей без воды в перспективе поможет снизить затраты на обслуживание солнечных электростанций
Итальянская компания Reiwa Engine совместно с компанией Enel Green Power, занимающейся производством энергии из возобновляемых источников, разработала робота Sandstorm для сухой очистки панелей солнечных батарей, сообщает New Atlas. Он способен перемещаться по ряду солнечных панелей, даже если они установлены неровно, и преодолевает между ними промежутки до 50 сантиметров. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Песок, грязь и пыль со временем покрывают поверхность панелей солнечных батарей, чем существенно снижают их эффективность. Особенно это актуально для засушливой пустынной местности, которая из-за обилия солнечных дней в году хорошо подходит для строительства крупных солнечных электростанций. С учетом быстрого развития солнечной энергетики можно ожидать стремительного роста их количества, а это значит, что для решения проблемы очистки загрязненных панелей со временем будет требоваться все больше трудозатрат и ценных ресурсов, таких как вода, которую сегодня обычно используют для мытья панелей. Сицилийский технологический стартап Reiwa Engine совместно с энергетической компанией Enel Green Power разработал робота Sandstorm. Он предназначен для автономной сухой очистки солнечных панелей с помощью щеток. Для робота не требуется идеально ровной установки солнечных панелей, так как он способен преодолевать разницу в высоте и промежутки между панелями до 50 сантиметров (разработчики не уточняют, как именно это происходит). После окончания чистки или при низком заряде батареи Sandstorm самостоятельно возвращается к док-станции для подзарядки. Прототип сперва протестировали в лаборатории компании Enel Green Power, а затем на мегаваттной секции солнечной электростанции в муниципалитете Тотана в Испании. В результате компания заключила контракт на поставку 150 роботов для работы на двух испанских солнечных электростанциях Totana и Las Corchas, суммарная мощность которых составляет 135 Мегаватт. Необычный способ бороться с загрязнениями на поверхности солнечных батарей предложила компания Tesla, которая запатентовала метод очистки с помощью лазерных лучей. Авторы патента предлагают подбирать параметры лазерных импульсов так, чтобы они не проникали через слой стекла и не представляли опасности для электроники.