Balancerende stråler:Flere laserstråler viser bedre elektron- og ionacceleration

Et forskerhold ledet af Osaka University viste, hvordan flere overlappende laserstråler er bedre til at accelerere elektroner til utrolig høje hastigheder, sammenlignet med en enkelt laser. Denne metode kan føre til mere kraftfuld og effektiv røntgen- og iongenerering til laboratorieastrofysik, forskning i cancerterapi, samt en vej mod kontrolleret nuklear fusion.

Fysik med høj energitæthed er et studieområde, der beskæftiger sig med forhold, der er meget tættere på de kaotiske øjeblikke umiddelbart efter Big Bang end dem, man normalt støder på på Jorden. Imidlertid, at være i stand til at producere og kontrollere intense lysstråler, eller meget hurtigt bevægende elektroner, har mange praktiske fordele. Disse inkluderer evnen til at lave meget lyse røntgenstråler, der er nødvendige for at visualisere ultrahurtig deformation af stof, eller at udføre eksperimenter, der efterligner de kosmologiske forhold nær overfladen af ​​en stjerne.

Imidlertid, det er ofte vanskeligt at holde effektivt accelererende elektronstråler med intense laserstråler på grund af komplekse interaktioner mellem laseren og elektronerne. Tidligere, meget dyr optik eller mønstrede mål var påkrævet for at overføre laserenergi til elektronstråleenergien. I en ny undersøgelse, forskere ved Osaka University viste, hvordan man opdeler laserstrålen i fire sammenhængende mindre stråler, kaldet beamlets, tillader mere energi at blive overført til elektroner. Dette blev opnået ved at skabe specifikke lysinterferensmønstre, der holder elektronerne på sporet.

"Ligesom overlappende krusninger i en dam kan skabe komplekse bølgestrukturer, vi kan bruge fire laserstråler til præcist at kontrollere miljøet for bedst muligt at accelerere elektronerne, " forklarer førsteforfatter Morace. De fandt ud af, at den samtidige bestråling af flere laserstråler på et enkelt punkt giver mulighed for højeffektiv laserdrevet partikelacceleration. Brug af lysinterferensmønstre i stedet for fysiske mål giver mulighed for bedre kontrol og øget energioverførsel.

Teamet ser dette som blot begyndelsen på den nye teknik. "Denne forskning viser, hvor nyt, højtydende lasersystemer, der anvender multi-beam kobling, kan udvikles, " siger seniorforfatter Kodama. "Det betyder, at metoden snart kan dukke op på biologiafdelinger eller fusionskraftværker."