Mod lasere, der er kraftige nok til at undersøge en ny form for fysik

I et papir, der lavede forsiden af ​​tidsskriftet Anvendt fysik bogstaver , et internationalt team af forskere har demonstreret en innovativ teknik til at øge intensiteten af ​​lasere. Denne tilgang, baseret på komprimering af lysimpulser, ville gøre det muligt at nå en tærskelintensitet for en ny type fysik, som aldrig er blevet udforsket før:kvanteelektrodynamiske fænomener.

Forskere Jean-Claude Kieffer fra Institut national de la recherche scientifique (INRS), E. A. Khazanov fra Institut for Anvendt Fysik ved Det Russiske Videnskabsakademi og i Frankrig Gérard Mourou, Professor emeritus fra Ecole Polytechnique, som blev tildelt Nobelprisen i fysik i 2018, har valgt en anden retning for at opnå en styrke på omkring 10 ²³ watt (W). I stedet for at øge laserens energi, de reducerer pulsvarigheden til kun et par femtosekunder. Dette ville holde systemet inden for en rimelig størrelse og holde driftsomkostningerne nede.

For at generere den kortest mulige puls, forskerne udnytter virkningerne af ikke-lineær optik. "En laserstråle sendes gennem en ekstremt tynd og perfekt homogen glasplade. Den særlige opførsel af bølgen inde i dette faste medium udvider spektret og giver mulighed for en kortere puls, når den komprimeres igen ved udgangen af ​​pladen, " forklarer Jean-Claude Kieffer, medforfatter til undersøgelsen offentliggjort online den 15. juni 2020 i tidsskriftet Anvendt fysik bogstaver .

Installeret i Advanced Laser Light Source (ALLS) faciliteten ved INRS, forskerne begrænsede sig til en energi på 3 joule for en 10 femtosekunders puls, eller 300 terawatt (10 ¹² W). De planlægger at gentage eksperimentet med en energi på 13 joule over 5 femtosekunder, eller en intensitet på 3 petawatt (10 ¹⁵ W). "Vi ville være blandt de første i verden til at opnå dette niveau af kraft med en laser, der har så korte impulser, " siger professor Kieffer.

"Hvis vi opnår meget korte pulser, vi går ind i relativistiske problemklasser. Dette er en ekstremt interessant retning, der har potentialet til at tage det videnskabelige samfund til nye horisonter, " siger professor Kieffer. "Det var et meget flot stykke arbejde, der styrkede det afgørende potentiale i denne teknik, " slutter Gérard Mourou.