Вчені з Південної Кореї досягли важливої віхи у фізиці, яку дослідники переслідували протягом десятиліть, створивши рекордний лазер надвисокої інтенсивності. Сила імпульсу понад 10²³ Вт на см² є результатом високотехнологічної оптичної системи, яка точно фокусує промінь на крихітній цілі і відкриває абсолютно нові можливості в cферах досліджень від астрофізики до лікування раку.
Це досягнення – робота дослідників з Центру релятивістської лазерної науки Південної Кореї (CoReLS), які понад десять років працювали над поліпшенням роботи лазера Геркулеса в Мічиганському університеті, який раніше був рекордсменом за найвищими показниками інтенсивності лазера.
Сучасне обладнання здатне генерувати промені з інтенсивністю 10²² Вт/см², і майже два десятиліття вчені працювали над тим, щоб удосконалити його і досягти невловимої цілі – лазерного променя 10²³ Вт/см². Дослідники CoReLS зробили це завдяки використанню фемтосекундного лазера надвисокої потужності 4 ПВт і дуже складної оптичної системи для посилення і фокусування променя.
Система включає в себе використання ряду деформованих дзеркал для корекції спотворень і створення лазера зі строго контрольованим хвильовим фронтом, а потім використання великого параболічного дзеркала для фокусування лазерного променя 28 см на ціль розміром всього 1,1 мікрометра в ширину, що складає менш як п’ятдесят діаметрів людської волосини. Потім вчені використовували камеру і датчик хвильового фронту, щоб виміряти відбитий лазерний промінь, який, за їхніми словами, за інтенсивністю можна порівняти з фокусуванням всього сонячного світла, що досягає Землі, в плямі розміром всього 10 мікронів.
«Цей високоінтенсивний лазер дозволить нам досліджувати астрофізичні явища, такі як електрон-фотонне і фотон-фотонне розсіювання в лабораторії», – говорить Чанг Хі Нам, директор CoReLS і професор Інституту науки і технологій Кванджу. «Ми можемо використовувати його для експериментальної перевірки і отримання доступу до теоретичних ідей, деякі з яких були вперше запропоновані майже століття тому».
Деякі з цих ідей стосуються квантової електродинаміки сильного поля, яка, як вважається, робить внесок в надзвичайно енергійні космічні промені, в той час, як інші стосуються проблем, які трохи ближче до дому. Променева терапія раку сьогодні включає протони високої енергії, вироблені прискорювачами, які вимагають величезних радіаційних екранів, але використання лазерів для виробництва цих протонів може зробити ці системи менш дорогими і, отже, набагато доступнішими.
Читайте також: