使用STFC激光設(shè)備中心的雙子座激光器獲得的實驗結(jié)果首次表明,用接近光速運動的超薄箔鏡反射激光會使得激光能量提高,這也證明了愛因斯坦于1905年在其《論動體的電動力學(xué)》一文中提出的狹義相對論,此項研究成果發(fā)表在《自然通信》雜志中。
該項實驗證明,強激光束與一個運動速度接近光速的密集電子表面發(fā)生作用時,會在入射光束與“鏡面”之間發(fā)生動量轉(zhuǎn)移。通過對組合脈沖在時域上的壓縮和反射波波長變短(因此能量變大),這種動量轉(zhuǎn)移導(dǎo)致了反射光的峰值功率顯著增加。
能夠觀察到此現(xiàn)象的實驗條件是很難滿足的,需要一個超級大強度的激光使靶面發(fā)生電離,同時使致密包電子(飛行鏡)加速,該飛行鏡僅存在于幾飛秒時間內(nèi),第二束強激光在這段時間內(nèi)正面碰撞飛行鏡,并被鏡面反射。再加上需要使用僅有幾納米厚的固體靶面和足夠強度對比質(zhì)量的激光束,你會獲得這個稍有挑戰(zhàn)性的實驗方案。
然而,加爾興Max-Planck量子光學(xué)研究所、慕尼黑大學(xué)、貝爾法斯特皇后大學(xué)、中央激光研究所(CLF)的合作研究使用雙光束雙子座激光和僅有50納米厚度的超薄箔靶面,滿足了此實驗所需條件。研究人員觀察到激光束波長發(fā)生下移,從800納米下移了約60納米,同時反射脈沖寬度從50飛秒壓縮至幾百阿秒量級(1阿秒為 10^-18秒)。
此實驗現(xiàn)象不僅證明了愛因斯坦狹義相對論,而且提供了一種產(chǎn)生高強度阿秒激光的新思路和方法,阿秒激光在超快電子動力學(xué)和原子尺度上基礎(chǔ)物理學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)有著重要的需求和應(yīng)用。
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