Rekordni laserski impulz omogoča preučevanje astrofizičnih pojavov v laboratoriju

Koncept umetnika.

Raziskovalci so pokazali rekordno visoko intenziteto laserskih impulzov več kot 1023. Š / cm2. Uporaba laserja Petawet v Centru za relativne laserske znanosti (CoReLS) za osnovno znanost v Republiki Koreji. Intenzivnost tega laserja je trajala več kot desetletje, kar je desetkrat več, kot je poročala skupina leta 2004 na Univerzi v Michiganu. Teh svetlobnih impulzov z visoko intenzivnostjo ni mogoče odkriti zapletenih interakcij med svetlobo in snovjo.

Z zmogljivimi laserji lahko preiskujemo dogodke, ki naj bi bili odgovorni za močne kozmične žarke, ki imajo energijo več kot en kvadrilion (1015) elektrovoltov (EV). Čeprav znanstveniki vedo, da ti žarki izvirajo nekje zunaj našega sončnega sistema, je že dolgo skrivnost, kako so narejeni in kaj jih naredi.

“Ta visokointenzivni laser nam bo omogočil raziskovanje astronomskih pojavov, kot sta razprševanje elektronov in fotonov v fotonih v laboratoriju,” je dejal Chang Hee Nam, direktor kongresa in tehnološkega inštituta Gwangju. “Teoretično ga lahko uporabimo za preizkušanje in doseganje teoretičnih idej, od katerih so bile nekatere prvič predlagane pred skoraj stoletjem.”

V Optično, Revija Optical Society for High Impact Research (OSA), raziskovalci poročajo o rezultatih dolgoletnega dela za povečanje intenzivnosti laserskih impulzov z laserji CoReLS. Za preučevanje interakcij laserske snovi je bil potreben tesno usmerjen laserski žarek, raziskovalci pa so lahko laserske impulze usmerili na velikost pike nekaj več kot en mikron, kar je manj kot premer človeškega las. Nova rekordna intenzivnost laserja je primerljiva z ostrenjem vse svetlobe, ki doseže Zemljo od sonca do lokacije 10 mikronov.

Laser na CoReLS

Raziskovalci so z uporabo laserja PetaVet (na sliki) v Centru za relativno lasersko znanost (CoReLS) v Republiki Koreji proizvajali visokointenzivne impulze. Ta visokointenzivni laser bo znanstvenikom omogočil raziskovanje astronomskih pojavov, kot sta elektronsko-fotonsko in fotonsko-fotonsko razprševanje v laboratoriju. Lep pozdrav: Chang Hee Nam, CoReLS

“Ta visokointenzivni laser nam bo omogočil, da se ukvarjamo z novimi in zahtevnimi znanostmi, zlasti z močno kvantno elektrodinamiko na terenu, s katerimi se ukvarjajo predvsem teoretiki,” je dejal Nam. “Poleg tega, da nam pomaga bolje razumeti astrološke pojave, lahko nudi tudi informacije, potrebne za razvoj novih virov za vrsto radioterapije, ki uporablja visokoenergijske protone za zdravljenje raka.”

READ  Elon Musk želi kolonizirati Mars. Je to donosno?

Naredite impulze bolj začinjene

Novi dosežek je napredek prejšnjega dela, v katerem so raziskovalci pokazali femtosekundni laserski sistem, ki temelji na Ty: Sapphire, ki proizvaja 4 petrozne (PW) impulze, manjše od 20 pettiskund, s poudarkom na 1 mikrometrskem mestu. Ta laser, o katerem so poročali leta 2017, je ustvaril približno 1000-krat večji laserski impulz od celotne zemeljske električne energije, ki traja le enaindvajset kvadriliontin sekunde.

Za izdelavo visokointenzivnih laserskih impulzov na tarčo morajo biti ustvarjeni optični impulzi zelo natančno usmerjeni. V tem novem delu so raziskovalci uporabili prilagodljiv optični sistem za kompenzacijo optičnih popačenj. Sistem vključuje deformabilna ogledala, ki imajo nadzorno obliko odsevne površine, da popravi deformacije v laserju in ustvari žarek z zelo dobro nadzorovano valovno obliko. Nato je uporabil veliko zunaj osi parabolično ogledalo, da je dosegel zelo tesen fokus. Ta postopek zahteva občutljivo rokovanje s fokusiranim optičnim sistemom.

Zbirka za interakcijo z laserji

Komora za interakcijo laserja s snovjo za pospeševanje protonov z goriščno intenzivnostjo več kot 1023. Š / cm2. F / 1.1 je bil prikazan s tesnim ostrenjem večsvetlečega laserskega žarka z zunaj osnimi paraboličnimi ogledali. Lep pozdrav: Chang Hee Nam

“Naše dolgoletne izkušnje z razvojem ultrazvočnega laserja so PW laserju omogočile, da je imel intenziteto laserja do mikrometrske pege z velikostjo žarka 28 centimetrov, kar je omogočilo, da je intenziteta laserja presegla 10”23. Š / cm2., «Je rekel Nam.

Študija visokoenergijskih procesov

Raziskovalci uporabljajo te visokointenzivne impulze z energijo večjo od 1 GeV (109 eV) in delujejo v nelinearnem režimu, v katerem elektron hkrati trči z več sto laserskimi fotoni. Ta postopek je vrsta močne kvantne elektrodinamike, imenovane nelinearno Comptonovo sipanje, ki naj bi prispevalo k ustvarjanju izjemno energijskih kozmičnih žarkov.

READ  V Iowi odkrili nov sev COVID-19

Za pospeševanje protona bodo uporabili tudi sevalni tlak, ki ga ustvari ultrazvočni laser. Razumevanje tega procesa lahko pomaga pri razvoju novega protonskega vira na osnovi laserja za zdravljenje raka. Viri, ki se uporabljajo v današnjem zdravljenju s sevanjem, nastajajo s pomočjo pospeševalnika, ki zahteva ogromen sevalni ščit. Pričakuje se, da bo protonski vir, ki ga poganja laser, znižal stroške sistema, zaradi česar bo protonski onkološki aparat cenejši in s tem bolj dostopen za bolnike.

Raziskovalci še naprej razvijajo nove ideje za nadaljnje povečanje intenzitete laserja, ne da bi bistveno povečali velikost laserskega sistema. Eden od načinov za dosego tega bi bil nov način za zmanjšanje trajanja laserskega impulza. Ker zdaj delujejo laserji od 1 do 10 PW in načrtujejo številne objekte, ki dosežejo 100 PW, ni dvoma, da bo v bližnji prihodnosti pri fiziki visoke intenzivnosti prišlo do znatnega napredka.

Referenca: “Doseže več kot 10 intenzitet laserja23. Š / cm2.“JW Yoon, YG Kim, IW Choi, JH Sung, HW Lee, SK Lee, CH Nam, 6. maj 2021 Optično.
DOI: 10.1364 /Optika.Je 420520

Mojca Andreja

Nagnjena je k apatiji. Nevidni raziskovalec. Vseživljenjski guru slanine. Potovalni odvisnik. Organizator. "

Related Posts

Dodaj odgovor

Vaš e-naslov ne bo objavljen. * označuje zahtevana polja

Read also x