Se de ultrahurtige dansebevægelser af et laserplasma

Store spring inden for videnskab og teknologi er blevet drevet frem af de seneste fremskridt med hensyn til at se hurtigt udviklende fysiske fænomener, som de sker. Femtosekundlasere fra det infrarøde til røntgenområdet har gjort os i stand til at 'se', i realtid, atomer danser i molekyler og faste stoffer på femtosekund og picosekund tidsskalaer. At se sådanne fascinerende bevægelser ikke kun i realtid, men på de rumlige steder, hvor de sker, er en større udfordring.

Det er netop dette fremskridt, der er blevet gjort af et team af forskere ved Tata Institute of Fundamental Research, Mumbai, York University og Rutherford Appleton Laboratories, Storbritannien. De eksploderede en fast overflade med en ultrahøj intensitet (10 ¹⁹ W/sq.cm), 25 femtosekunders laserpuls (pumpe) skaber en varm, tæt plasma og overvågede dets ultrahurtige bevægelse ved at reflektere en svag anden femtosekundpuls (sonde). Doppler-forskydningerne i bølgelængden påført den reflekterede probeimpuls af det hurtigt udviklende plasma giver plasmaets udadgående (blå skift) og indadgående (rød skift) bevægelser væk.

Ingen tidligere undersøgelse fangede bevægelsen på hele plasmaoverfladen - 'dansegulvet' - i et enkelt eksperiment. Dette hold koblede femtosekund tidsopløsning med mikrometer rumopløsning, derved fanger plasmaets ultrahurtige drejninger og drejninger på forskellige tværgående steder.

Eksperimenterne udtænkte en ny 2D Doppler-monitor med seksten uafhængige, enkelt skud, højopløsningsspektrometre alle udløst af pumpens laserpuls og fanger plasmaets øjeblikkelige hastighed på forskellige rumlige steder. De viser, at forskellige dele af plasmaet bevæger sig ind og ud på forskellige tidspunkter, i modsætning til den sædvanlige forventning om en noget ensartet bevægelse. Denne nye metode kan vise sig meget nyttig til at spore strømmen af ​​varme og energi langs overfladen og se væksten af ​​plasma-ustabiliteter, meget vigtigt for at forstå laserplasmavidenskab og fremskynde anvendelser af høj intensitet, femtosekund laserdrevne laserplasmaer i billeddannelse og laserfusion.