Άρθρα

Σε ένα άρθρο που κατόρθωσε να μπει στο εξώφυλλο του περιοδικού Applied Physics Letters, μια διεθνής ομάδα ερευνητών επιδεικνύει μια καινοτόμο τεχνική για την αύξηση της έντασης των λέιζερ. Αυτή η προσέγγιση, που βασίζεται στη συμπίεση των παλμών φωτός, καθιστά δυνατή την επίτευξη ενός ορίου έντασης για έναν νέο τύπο φυσικής που δεν είχε διερευνηθεί ποτέ πριν: φαινόμενα κβαντικής ηλεκτροδυναμικής.

Οι ερευνητές Jean-Claude Kieffer από το Institut National de la Recherche Scientifique (INRS), E.A. Khazanov του Ινστιτούτου Εφαρμοσμένης Φυσικής της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών και Gérard Mourou, Ομότιμος καθηγητής της Ecole Polytechnique στην Γαλλία, στον οποίο απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ στη Φυσική το 2018, επέλεξαν μια άλλη κατεύθυνση για να επιτύχουν ισχύ περίπου 10 ²³ watt (W). Αντί να αυξήσουν την ενέργεια του λέιζερ, μείωσαν τη διάρκεια του παλμού σε λίγα femtosecond. Αυτό διατήρησε το σύστημα σε λογικό μέγεθος και μείωσε το λειτουργικό κόστος.

Για να δημιουργήσουν τον συντομότερο δυνατό παλμό, οι ερευνητές εκμεταλλεύτηκαν τα αποτελέσματα της μη γραμμικής οπτικής. «Μια δέσμη λέιζερ αποστέλλεται μέσω μιας εξαιρετικά λεπτής και απόλυτα ομοιογενούς γυάλινης πλάκας. Η συγκεκριμένη συμπεριφορά του κύματος μέσα σε αυτό το στερεό μέσο διευρύνει το φάσμα και επιτρέπει ένα βραχύτερο παλμό όταν συμπιέζεται στην έξοδο της πλάκας», εξηγεί ο Jean- Claude Kieffer, συν-συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύτηκε στο διαδίκτυο στις 15 Ιουνίου 2020 στο περιοδικό Applied Physics Letters .

Έχοντας ως βάση πειραμάτων την εγκατάσταση Advanced Laser Light Source (ALLS) στο INRS, οι ερευνητές περιορίστηκαν σε ενέργεια 3 joules για έναν παλμό 10 femtosecond ή 300 terawatts (10 ¹² W). Σκοπεύουν να επαναλάβουν το πείραμα με ενέργεια 13 joules σε χρόνο 5 femtosecond, ή ένταση 3 petawatts (10 ¹⁵ W). «Θα ήμασταν από τους πρώτους στον κόσμο που θα επιτύχουμε αυτό το επίπεδο ισχύος με ένα λέιζερ που έχει τόσο βραχείς παλμούς», λέει ο καθηγητής Kieffer.

«Εάν επιτύχουμε πολύ βραχείς παλμούς, μπαίνουμε σε σχετικιστικές τάξεις προβλημάτων. Πρόκειται για μια εξαιρετικά ενδιαφέρουσα κατεύθυνση που έχει τη δυνατότητα να οδηγήσει την επιστημονική κοινότητα σε νέους ορίζοντες», αναφέρει επίσης ο καθηγητής Kieffer. «Ήταν μια πολύ ωραία δουλειά που έθεσε γερές βάσεις για τις υψηλές δυνατότητες αυτής της τεχνικής», καταλήγει ο Gérard Mourou.

Περισσότερες Πληροφορίες:  S. Yu. Mironov et al, Thin plate compression of a sub-petawatt Ti:Sa laser pulses, Applied Physics Letters (2020). DOI: 10.1063/5.0008544

Πληροφορίες Περιοδικού: Applied Physics Letters

Περισσότερες Πληροφορίες:  S. Yu. Mironov et al, Thin plate compression of a sub-petawatt Ti:Sa laser pulses, Applied Physics Letters (2020). DOI: 10.1063/5.0008544

Πληροφορίες Περιοδικού: Applied Physics Letters