Отримано імпульси лазерного світла з рекордною яскравістю

Вченим з Південної Кореї вдалося першим досягти мети, на яку протягом останнього десятиліття були націлені багато наукових групи і установи. Ці вчені отримали імпульси лазерного світла з рекордним на сьогоднішній день рівнем інтенсивності. Інтенсивність імпульсів склала 10 ^ 23 Ватт на квадратний сантиметр, що є результатом роботи дуже складною оптичної системи, що дозволила сфокусувати всю енергію лазерного променя тільки на поверхні крихітної мішені. Отримання лазерних імпульсів з такою інтенсивністю відкриває перед вченими масу нових можливостей в самих різних областях, починаючи від фундаментальних досліджень в галузі фізики, астрофізики і закінчуючи лікуванням онкологічних захворювань.

Група вчених, про яку зараз йде мова, працює в Південно-корейському науковому центрі релятивістських лазерів (Center for Relativistic Laser Science, CoReLS), а досвід у подібних справах був придбаний ними під час роботи з лазером Hercules, що знаходяться в лабораторії Мічиганського університету, який був попереднім власником титулу лазера з найвищою інтенсивністю випромінювання.

Устаткування лазера Hercules здатне виробляти імпульси, інтенсивністю 110^22 Вт*см^2, і протягом майже двох десятиліть вчені працювали над завданням збільшення інтенсивності на один порядок, до 10^23 Вт*см^2. Однак, вченим з центру CoReLS вдалося домогтися цього першими за допомогою свого 4-петаваттного надпотужного фемтосекундного лазера і дуже складної оптичної системи, яка дозволила сфокусувати і посилити інтенсивність променя такої високої потужності.

Оптична система включає в себе серію деформуються дзеркал, які дозволяють виправити викривлення і отримати імпульс лазерного світла з регульованою крутизною переднього фронту. Ключовим компонентом системи є 28-сантиметрова параболічне дзеркало, яке фокусує лазерний промінь на мішені, розміром всього в 1.1 мікрометра, що менше однієї п’ятдесятої частини від товщини людської волосини.

Для вимірювання інтенсивності вчені використовували спеціалізовану камеру і датчик, який визначає фронт світлового імпульсу. Отримані вченими значення показали, що інтенсивність лазерного світла дорівнює зазначеної вище величиною і порівнянна з інтенсивністю всього сонячного світла, що падає на Землю, сфокусованого в пляма, розміром в 10 мікронів.

«Лазер з такою інтенсивністю імпульсу дозволить нам досліджувати в лабораторних умовах деякі з астрофізичних явищ, таких, як електрон-фотонное і фотон-фотонное розсіювання, які відбуваються поки тільки в глибинах космосу» — пишуть дослідники, — «Крім цього, ми можемо використовувати це для експериментальної перевірки теоретичних ідей, деякі з яких були запропоновані майже століття тому. Так само ми отримали можливість створення нових джерел світла для променевої терапії онкологічних захворювань, які зроблять процес отримання високоенергетичних протонів простішим, а самі установки для терапії — дешевшими і доступнішими для широкого кола споживачів». Джерело