En ny idé til hurtig generering af stærke magnetiske felter ved hjælp af laserimpulser

Et kombineret team af forskere fra University of Ottawa og National Research Council Canada har udviklet en ny måde at generere hurtige stærke magnetiske felter ved hjælp af laserimpulser. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , forskerne beskriver deres nye teknik og de måder, den kan bruges på.

I løbet af de sidste mange år, magnetiske felter er blevet vigtigere inden for en række forskningsområder, herunder medicin. Men et middel til hurtigt at generere stærke magnetiske felter har haltet. I denne nye indsats, forskerne har fundet en måde at overvinde problemer forbundet med tidligere forsøg på at fremskynde generering af magnetiske felter.

Det nye arbejde bygger på tidligere forsøg på at bruge lasere til at fremskynde processen - disse eksperimenter er typisk blevet brugt til at skubbe elektroner i plasma rundt i en sløjfe, men sådanne enheder kræver meget stærke lasere, der kun er tilgængelige på få forskningssteder. Også, i tidligere forsøg på at bruge lasere, forskere har rettet deres lasere konfigureret som en optisk hvirvel i en gas. Forskerne med denne nye indsats foreslår i stedet en azimutal-vektor laserstråle. I et sådant system, de elektriske feltlinjer skal have form som cirkler omkring en central stråleakse. Systemet er mest intenst i den ringformede del af regionen. Det skulle give mulighed for at sende en elektron rundt i ringen, genererer et magnetfelt i strålens retning. Forskernes idé introducerer også en anden laser med en frekvens, der er indstillet til det dobbelte af den første stråle. Dette ændrer timingen af ​​processen, tillader elektroner at bevæge sig, når feltet er på sit højeste.

Simuleringer af deres idé viste, at hvis en 11,3-mikrojoule hovedlaserimpuls blev brugt, og en 1,9-mikrojoule frekvens-doblet impuls blev tilføjet som den anden laser, systemet ville være i stand til at tænde et 8-Tesla-felt på kun 50 femtosekunder. Sådan et setup, forskerne bemærker, kan bruges i typiske laboratorieindstillinger, selvom de bemærker, at det sandsynligvis ville ødelægge magnetiske prøver under undersøgelse. De foreslår, at disse problemer kan reduceres ved at flytte prøver længere væk fra magnetfeltet. De foreslår endvidere, at enheder bygget ved hjælp af deres ideer kunne bruges til optoelektronik, der kræver hurtige kontakter.

© 2020 Science X Network