Новый метод позволяет значительно увеличить интенсивность мощного лазерного излучения

Международная исследовательская группа под руководством Оксфордского университета впервые разработала практический метод значительного увеличения интенсивности мощного лазерного излучения. Результаты исследования, открывающие новые пути для создания более мощных источников света в лабораторных условиях, опубликованы в журнале «Природа».

Используя лазерную систему «Джемини» в Центральном лазерном объекте Великобритании (Центральный лазерный объект), учёные направили мощный лазерный луч на плазму, создав эффект, подобный «быстро движущемуся зеркалу». При воздействии мощного лазера на плазму заряженные частицы ведут себя как отражающая поверхность, движущаяся с околосветовой скоростью. После отражения от такой поверхности длина волны лазера сжимается, а частота увеличивается, что приводит к получению более высокой энергии. Этот процесс, известный как «генерация релятивистских гармоник», основан на эффекте, аналогичном повышению тона звука от приближающегося источника, но требует релятивистского описания из-за чрезвычайно высокой скорости «зеркала».

На основе этого исследователи предложили и проверили метод «когерентной гармонической фокусировки», который заключается в повторном сведении и синхронной фокусировке множества сгенерированных длин волн в сверхмалую область. Это позволяет различным «цветам» света суммироваться, создавая беспрецедентно высокую плотность энергии. Результаты численного моделирования показывают, что данный механизм уже может генерировать самый мощный из известных когерентных источников света. Ожидается, что дальнейшая проверка и развитие этого метода на более крупных лазерных установках позволит достичь ещё более высоких интенсивностей, предоставив учёным новый инструмент для изучения экстремальных свето-материальных взаимодействий, включая эффекты квантовой электродинамики.