# Моделирование: рентгеновский лазер на плазменном ускорителе даёт многогигаваттные импульсы в «водяном окне»

- Опубликовано: 2026-11-06 06:45 UTC
- Раздел: Наука › Приборы и эксперименты
- Теги: рентгеновский лазер водяного окна, плазменный кильватерный ускоритель, плазменный фотокатод, лазер на свободных электронах, мягкая рентгеновская визуализация, ELI Beamlines, Университет Стратклайда, Nature Communications
- Адрес: https://realtech.media/ru/news/rt-4296840b983ac84997a6a0ed_modelirovanie_rentgenovskiy_lazer/

**Расчёты групп из Дюссельдорфа, ELI Beamlines и Стратклайда указывают на метровый источник лазерных рентгеновских импульсов «водяного окна» для изучения биообразцов.**

![Simulations: plasma-accelerator X-ray laser for the water window reaches multi-gigawatt pulses](https://sgzwpqqelzmajkcubgkl.supabase.co/storage/v1/object/public/rt-media/2026/11/5301a0e140fb734b.jpg)
*China Crisis, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0*

Европейская группа из Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе (HHU), центра ELI Beamlines в Долни-Бржежани (Чехия) и Университета Стратклайда опубликовала сквозное моделирование компактного рентгеновского лазера на свободных электронах для «водяного окна». Статья вышла в Nature Communications 5 ноября 2026 года и доступна на nature.com [1]. Схема сочетает плазменный кильватерный ускоритель метрового масштаба и ондулятор длиной около метра. Результаты расчётные: авторы показали их в модельных симуляциях.

## Почему важно «водяное окно»

«Водяное окно» охватывает рентгеновские длины волн примерно от 2,3 до 4,4 нанометра. Биологические системы в основном состоят из воды, а биомолекулы содержат такие атомы, как углерод и азот. В этом диапазоне вода прозрачна, а остальные атомы сильно поглощают излучение, поэтому он подходит для изучения образцов в естественной водной среде [1].

До сих пор излучение нужного качества и интенсивности в этом диапазоне давали только лазеры на свободных электронах в крупных ускорительных комплексах. Бернхард Хиддинг из HHU, автор для переписки, отметил, что исследователям приходилось пользоваться километровыми установками на обычных ускорителях электронов. Команда предлагает вместо них компактный ускоритель на лазерно-плазменной технологии.

## Как устроена схема

В смоделированной конструкции плазменный фотокатод высвобождает электронный пучок со сверхмалым эмиттансом внутри плазменного кильватерного ускорителя метрового масштаба [1]. Подбором заряда пучка пространственный заряд уравновешивает поля пучка и кильватерные поля. По данным авторов, это уменьшает разброс энергии и повышает стабильность энергии, что критично для вывода пучка, его транспортировки и фокусировки в ондулятор.

Получаемые сверхъяркие пучки дают перестраиваемые по длине волны когерентные фотонные импульсы фемтосекундного масштаба при сильном усилении. Авторы сообщают о надёжной генерации рентгеновских лазерных импульсов многогигаваттного класса во всём «водяном окне». Перестройка достигается зарядом ведомого пучка, а результат устойчив к изменениям силы кильватерного поля и к дрожанию лазера плазменного фотокатода [1].

В лазерно-плазменном ускорителе мощный лазерный импульс создаёт в газе плазменную волну, способную разогнать электроны почти до скорости света на нескольких сантиметрах. В HHU для разработок в этом направлении используется лазер Arcturus. Авторы заявляют, что результаты могут расширить доступ к когерентному мощному мягкому рентгеновскому излучению.

## Источники

1. [nature.com](https://www.nature.com/articles/s41467-026-78880-4)
2. [EurekAlert](https://www.eurekalert.org/news-releases/1150616)

---

Источник: RealTech, realtech.media — https://realtech.media/ru/news/rt-4296840b983ac84997a6a0ed_modelirovanie_rentgenovskiy_lazer/