После десятилетия работы исследователи из Центра релятивистской лазерной науки (CoReLS) Института фундаментальных наук в Южной Корее достигли рекордно высокой интенсивности лазерного импульса - более 1023 Вт на квадратный сантиметр (Вт/см2).
Это эквивалентно фокусированию всего света, падающего на Землю от Солнца, в пятно шириной всего 10 микрон - лишь немногим больше ширины человеческого эритроцита.
Он превосходит лазер мощностью 1022 Вт/см2, продемонстрированный группой ученых из Мичиганского университета в 2004 году.
«Этот высокоинтенсивный лазер позволит нам заняться новой и сложной наукой, особенно квантовой электродинамикой сильного поля, которой занимались в основном теоретики», - говорит Чанг Хи Нам, директор CoReLS и профессор Института науки и технологий в городе Кванджу.
Как описано в статье, опубликованной в журнале Optica, этот рекордный результат потребовал двух вещей: лазера с чрезвычайно высокой выходной мощностью и лазера, который фокусируется на очень маленьком пятне. Более знакомые лазеры непрерывного действия не могут управлять мощностью, превышающей мегаваттную, но более высокие энергии возможны в импульсных лазерных системах, которые излучают энергию за квадриллионную долю секунды.
Камера взаимодействия лазера с веществом для ускорения протонов, в которой интенсивность фокусировки более 1023 Вт/см2 была продемонстрирована путем жесткой фокусировки многопетаваттного лазерного луча с помощью внеосевого параболического зеркала F/1.1. Фото: Chang Hee Nam
В 2017 году команда ранее сообщала о другой невероятно мощной лазерной системе, которая вырабатывала 4 петаваттных импульса, что эквивалентно мощности, в 1000 раз превышающей всю электрическую мощность на Земле, но продолжительностью менее 20 фемтосекунд (20 квадриллионных долей секунды).
В этом новом исследовании команда сфокусировала свой петаваттный лазер на пятно шириной чуть более одного микрона, что эквивалентно менее одной пятидесятой диаметра человеческого волоса. Для этого они использовали адаптивную оптическую систему с деформируемыми зеркалами для точной коррекции искажений в лазере, напоминающую системы, используемые в астрономии. Затем использовалось большое внеосевое параболическое зеркало для жесткой фокусировки импульсов на цели.
Лазер позволит науке изучить сложные взаимодействия между светом и материей способами, которые ранее были невозможны. Это может даже помочь нам понять невероятно энергичные (и загадочные) космические явления, такие как космические лучи.
«Помимо того, что он поможет нам лучше понять астрофизические явления, он также может предоставить информацию, необходимую для разработки новых источников радиационного лечения, в котором для лечения рака используются протоны высокой энергии», - добавляет Нам.
Источник: Cosmos
