十倍于此前纪录 激光脉冲强度创新高

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2021-05-24

科技日报北京5月9日电(记者刘霞)据最新一期开放获取期刊《光学》报道,韩国研究人员使用皮瓦激光,获得了迄今最强激光脉冲强度高达1023瓦/平方厘米,是此前纪录的10倍。

这些高强度激光脉冲将帮助科学家能以前所未有的方式探索极端条件下的物理现象、光与物质之间复杂的相互作用,以及在实验室研究天体物理现象等。

这项研究由韩国基础科学研究所相对论激光科学中心(CoReLS)完成。

多年来,CoReLS一直致力于提高激光脉冲的强度。

一般而言,要获得如此高强度的激光脉冲,需要输出功率极高的激光,并将激光聚焦到尽可能小的光斑上。 超高强度激光是许多科学领域的重要研究工具,包括探索极端条件下发生的新物理现象。 2004年,美国密歇根大学科学家展示了强度为1022瓦/平方厘米的激光脉冲,创下了当时的世界纪录。

在本研究中,研究人员使用名为离轴抛物面镜的聚焦光学器件,将28厘米的激光束聚焦到仅微米宽的光斑上,使激光强度达到1023瓦/平方厘米。 CoReLS主任南昌熙(音译)称,新的激光强度相当于将从太阳到地球的所有光聚焦到10微米的光斑上。 研究人员表示,这种强大的激光脉冲可在多个领域大显身手。

首先,他们计划用其研究与高能量宇宙射线(能量高达1万亿电子伏特)相关的现象。 尽管科学家知道这些射线来自太阳系之外某处,但其如何产生以及如何形成一直是未解之谜。 目前,他们正利用这些高强度脉冲制造能量超过1吉(109)电子伏特的电子,以揭示这一谜团。 此外,他们还将利用这种超高强度激光产生的辐射压力加速质子,了解这一过程有助于开发出治疗癌症的新型激光质子源。 目前放射治疗中使用的放射源由加速器产生,需要一块巨大的防辐射屏障,而激光驱动质子源不需要,有望降低系统成本。

接下来,研究人员计划在不显著增加激光系统尺寸的情况下,进一步提高激光的强度。

随着一些高能激光器不断投入使用,以及一些更高能量的设施正在规划建设,高强度物理学将取得巨大进展。

总编辑圈点激光的用途跨度之大超出你的想象:从显示器到加速器,从解析蛋白结构到测量天体距离,都有它的身影。

如今,科学界一直在不断追求更高强度的激光脉冲。 与普通激光相比,它们是升级版和加强版,允许科学家在更加极端的条件下认识物质的性质,并将激光的作用发挥到极致。