Næste generations laserfaciliteter ser ud til at indlede en ny æra med relativistisk plasmaforskning

Emnet for Nobelprisen 2018 i fysik, kvidret pulsforstærkning er en teknik, der øger styrken af ​​laserpulser i mange af nutidens højest drevne forskningslasere. Da næste generations laserfaciliteter ser ud til at skubbe stråleeffekt op til 10 petawatt, fysikere forventer en ny æra for at studere plasmaer, hvis adfærd påvirkes af træk, der typisk ses i sorte huller og vinden fra pulsarer.

Forskere offentliggjorde en undersøgelse, der gjorde status over, hvad kommende lasereffekter med høj effekt er klar til at lære os om relativistiske plasmaer, der er udsat for stærke feltkvanteelektrodynamiske (QED) processer. Ud over, de foreslåede nye undersøgelsesdesign til yderligere at udforske disse nye fænomener.

Vises i Plasmas fysik , artiklen introducerer fysikken i relativistisk plasma inden for superkritiske felter, diskuterer feltets aktuelle tilstand og giver et overblik over den seneste udvikling. Det fremhæver også åbne spørgsmål og emner, der sandsynligvis vil dominere opmærksomheden hos mennesker, der arbejder på området i løbet af de næste flere år.

Strong-field QED er et mindre undersøgt hjørne af standardmodellen for partikelfysik, som ikke er blevet udforsket ved store kollideranlæg, såsom SLAC National Accelerator Laboratory eller CERN, Den europæiske organisation for nuklear forskning, på grund af manglen på stærke elektromagnetiske felter i acceleratorindstillinger. Med højintensive lasere, forskere kan bruge stærke felter, som er blevet observeret ved fænomener som gammastråleemission og elektron-positronparproduktion.

Gruppen undersøger, hvordan fundene potentielt kan føre til fremskridt i studier af grundlæggende fysik og i udviklingen af ​​højenergion, elektron, positron- og fotonkilder. Sådanne fund ville være afgørende for at udvide til mange typer scanningsteknologi, der findes i dag, lige fra materialevidenskabelige undersøgelser til medicinsk strålebehandling til næste generations radiografi til hjemlandssikkerhed og industri.

QED-processerne vil resultere i dramatisk nye plasmafysiske fænomener, såsom frembringelse af tæt elektron-positronpar-plasma fra nærvakuum, fuldstændig laser energiabsorption ved QED -processer, eller standsning af en ultrarelativistisk elektronstråle, som kunne trænge igennem en centimeter bly med en hårsbredde laserlys.

"Hvilken ny teknologi disse nye plasmafysikfænomener kan oversætte, er stort set ukendt, især fordi feltet med QED-plasmaer i sig selv er en slags ukendt territorium i fysik, "sagde forfatteren Peng Zhang." På nuværende tidspunkt, selv tilstrækkelig teoretisk forståelse mangler betydeligt. "

Gruppen håber, at papiret vil hjælpe med at bringe flere forskeres opmærksomhed på de spændende nye felter inden for QED -plasmaer.