據(jù)外媒報道,韓國研究人員使用皮瓦激光獲得了迄今最強激光脈沖,強度高達10*23W/cm2,是此前紀錄的10倍。這些高強度激光脈沖將幫助科學家能以前所未有的方式,探索極端條件下的物理現(xiàn)象、光與物質(zhì)之間復雜的相互作用,以及在實驗室研究天體物理現(xiàn)象等。
這項研究由韓國基礎(chǔ)科學研究所相對論激光科學中心(CoReLS)完成。多年來,CoReLS一直致力于提高激光脈沖的強度。一般而言,要獲得如此高強度的激光脈沖,需要輸出功率極高的激光,并將激光聚焦到盡可能小的光斑上。
超高強度激光是許多科學領(lǐng)域的重要研究工具,包括探索極端條件下發(fā)生的新物理現(xiàn)象。2004年,美國密歇根大學科學家展示了強度為10*22W/cm2的激光脈沖,創(chuàng)下了當時的世界紀錄。
在本研究中,研究人員使用名為離軸拋物面鏡的聚焦光學器件,將28cm的激光束聚焦到僅1.1μm寬的光斑上,使激光強度達到10*23W/cm2。CoReLS主任南昌熙(音譯)稱,新的激光強度相當于將從太陽到地球的所有光聚焦到10μm的光斑上。
研究人員表示,這種強大的激光脈沖可在多個領(lǐng)域“大顯身手”。首先,他們計劃用其研究與高能量宇宙射線(能量高達1萬億電子伏特)相關(guān)的現(xiàn)象。盡管科學家知道這些射線來自太陽系之外某處,但如何產(chǎn)生以及如何形成一直是未解之謎。目前,他們正利用這些高強度脈沖制造能量超過1吉(109)電子伏特的電子,以揭示這一謎團。
此外,他們還將利用這種超高強度激光產(chǎn)生的輻射壓力加速質(zhì)子,了解這一過程有助于開發(fā)出治療癌癥的新型激光質(zhì)子源。目前放射治療中使用的放射源由加速器產(chǎn)生,需要一塊巨大的防輻射屏障,而激光驅(qū)動質(zhì)子源不需要,有望降低系統(tǒng)成本。
接下來,研究人員計劃在不顯著增加激光系統(tǒng)尺寸的情況下,進一步提高激光的強度。隨著一些高能激光器不斷投入使用,以及一些更高能量的設(shè)施正在規(guī)劃建設(shè),高強度物理學將取得巨大進展。
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