En anomal relativistisk emission, der opstår fra den intense interaktion mellem lasere og plasmaspejle

Interaktioner mellem intense laserimpulser og plasmaspejle har været i fokus for flere nyere fysikstudier på grund af de interessante effekter, de producerer. Eksperimenter har afsløret, at disse interaktioner kan generere en ikke-lineær fysisk proces kendt som højordens harmoniske, kendetegnet ved emission af ekstrem ultraviolet stråling (XUV) og korte glimt af laserlys (dvs. attosekundpulser).

Forskere ved The Extreme Light Infrastructure ERIC i Tjekkiet og Osaka University i Japan afslørede for nylig en overraskende overgang, der finder sted under interaktioner mellem intense laserimpulser og plasmaspejle. Denne overgang, der er præget af en unormal emission af kohærent XUV-stråling, blev beskrevet i et papir offentliggjort i Physical Review Letters .

"Relativistiske oscillerende spejle er et fascinerende koncept med stort potentiale for intens attosekundspuls og lys XUV-generering," fortalte Marcel Lamač, en af ​​forskerne, der udførte undersøgelsen, til Phys.org.

"Vi genundersøgte nogle af antagelserne i tidligere værker og fandt ud af, at stærk selvmodulation kan forekomme under den intense laser-spejl-interaktion, hvilket ændrer egenskaberne af overflade-emitteret ekstrem ultraviolet (XUV) stråling, som derefter kan forplante sig unormalt langs overflade."

Den interessante opdagelse af Lamač og hans kolleger blev gjort, mens de testede forudsigelser om tidligere arbejde på området. Holdet udførte forskellige numeriske, multidimensionelle partikel-i-celle-simuleringer ved ekstremt høje opløsninger, med det mål at forstå samspillet mellem elektroner og ioner under interaktionen mellem fastdensitetsplasmaer og intense lasere.

"En af de mest umiddelbare konsekvenser af vores arbejde er, at der skal udvises stor omhu i måludvælgelse og præ-plasmakontrol for at forhindre spatiotemporalt kohærenstab i de reflekterede høje harmoniske," sagde Lamač.

"Da vi har fundet ud af, at den relativistiske ustabilitetsmodulerede emission kan være mere effektiv end de reflekterede høje harmoniske i XUV-området, kan denne emission også betragtes som en potentielt højeffektiv XUV-kilde, hvilket ville kræve lige så præcis kontrol af eksperimentelle forhold for at opnå et højt udbytte af XUV-emission."

Emissionen af ​​XUV-stråling, som Lamač og hans kolleger observerede i deres simuleringer, har en unik og interessant egenskab. Specifikt fandt forskerne ud af, at denne sammenhængende stråling forplanter sig parallelt med overfladen af ​​plasmaspejlet. Yderligere beregninger kædede denne unormale emission sammen med laserdrevne svingninger af relativistiske elektronnanobunker, der stammer fra ustabiliteten af ​​plasmaets overflade.

"Vi mener, at der er et interessant potentiale i potentielt at kontrollere denne spejl-selvmodulering, hvor øget sammenhæng kunne opnås for mere smalbåndet sammenhængende XUV-generering i de indledende stadier af overfladens ustabilitet," tilføjede Lamač.

Dette nylige arbejde af Lamač og hans samarbejdspartnere samlede ny indsigt i de fysiske processer, der opstår fra samspillet mellem intense laserimpulser og plasmaspejle. Resultaterne af forskernes simuleringer kan snart bane vejen for flere undersøgelser, der udforsker den unormale emission, de observerede, hvilket potentielt kan føre til nye interessante opdagelser.

Flere oplysninger: M. Lamač et al, Anomalous Relativistic Emission from Self-Modulated Plasma Mirrors, Physical Review Letters (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.205001

Journaloplysninger: Physical Review Letters

© 2023 Science X Network