Ученые из Южной Кореи достигли важной вехи в физике, которую исследователи в этой области преследовали на протяжении десятилетий, создав рекордный лазер сверхвысокой интенсивности.
Интенсивность импульса более 10 23 Вт на см кв. является результатом высокотехнологичной оптической системы, которая точно фокусирует луч на крохотной цели и открывает совершенно новые возможности в областях исследований, от астрофизики до лечения рака.
Это достижение — работа исследователей из Южнокорейского центра релятивистской лазерной науки (CoReLS), которые более десяти лет работали над улучшением работы лазера Геркулеса в Мичиганском университете, который ранее был рекордсменом по наивысшим показателям. интенсивный лазер.
Оборудование способно генерировать лучи с интенсивностью 10 22 Вт / см 2 , и почти два десятилетия ученые работали над тем, чтобы превзойти его и достичь неуловимой цели — лазерного луча 10 23 Вт / см 2 . Исследователи CoReLS достигли этого с помощью фемтосекундного лазера сверхвысокой мощности мощностью 4 петаватта и очень сложной оптической системы для усиления и фокусировки луча.
Система включает в себя использование ряда деформируемых зеркал для коррекции искажений и создания лазера с строго контролируемым волновым фронтом, а затем использование большого внеосевого параболического зеркала для фокусировки лазерного луча 28 см (11 дюймов) на цель размером всего 1,1 микрометра в ширину, что составляет менее пятидесяти диаметра человеческого волоса. Затем ученые использовали камеру и датчик волнового фронта, чтобы отобразить и измерить отраженный лазерный луч, который, по их словам, сравним по интенсивности с фокусировкой всего солнечного света, достигающего Земли, в точку размером всего 10 микрон.
Камера взаимодействия лазера с веществом для ускорения протонов в Центре релятивистской лазерной науки Южной Кореи, где ученые создали самый мощный из когда-либо созданных лазеров.
Чанг Хи Нам / CoReLS
«Этот высокоинтенсивный лазер позволит нам исследовать астрофизические явления, такие как электрон-фотонное и фотон-фотонное рассеяние в лаборатории», — говорит Чанг Хи Нам, директор CoReLS и профессор Института науки и технологий Кванджу. «Мы можем использовать его для экспериментальной проверки и получения доступа к теоретическим идеям, некоторые из которых были впервые предложены почти столетие назад».
Некоторые из этих идей касаются квантовой электродинамики сильного поля, которая, как считается, вносит вклад в чрезвычайно энергичные космические лучи, в то время как другие касаются проблем, которые немного ближе к дому. Лучевая терапия рака сегодня включает протоны высокой энергии, производимые ускорителями, которые требуют огромных радиационных экранов, но использование лазеров для производства этих протонов вместо этого может сделать эти системы менее дорогостоящими и, следовательно, гораздо более доступными.
Исследование было опубликовано в журнале Optica .