Международная группа ученых совершила прорыв в повышении мощности лазерного импульса. Жан-Клод Киффер из канадского института INRS, Ефим Хазанов из Института прикладной физики РАН и Жерар Муру из швейцарской Федеральной политехнической школы Лозанны в своих экспериментах получили значение импульсной мощности в 1023 Вт. Подробности расскаазал Жан-Клод Киффер в интервью изданию «Страна Росатом».
По его словам,
Область моих научных интересов — физика плазмы, сверхбыстрые лазеры, взаимодействие лазера с веществом, сверхбыстрые источники рентгеновского излучения и их практическое применение. Я начал работать со сверхбыстрым лазером с высокой пиковой мощностью сразу после изобретения Донной Стрикленд и Жераром Муру метода чирпированного импульсного усиления. Донна и Жерар получили Нобелевскую премию в 2018 году за это открытие.
С 2014 по 2016 год мы с командой модернизировали систему высокой пиковой мощности лазера ALLS с 200 ТВт до 700 ТВт, и сегодня я заведую этим оборудованием в INRS. Это первая в мире система такого типа.
На этом оборудовании вместе со своими учениками я изучал физику взаимодействия лазерного излучения с веществом в диапазоне интенсивности от 1019 до 1022 Вт/см2. В ходе этих экспериментов я понял, что переход к еще более высоким значениям, от 1023 до 1024 Вт/см2, откроет двери лазерному излучению в область новой физики, позволит с его помощью изучать явления квантовой электродинамики (КЭД), например эффекты фотон-фотонного взаимодействия. Это сложная техническая задача, но мы ее решили.
Ранее учёные пытались усилить лазерный импульс за счет повышения мощности лазерной установки. Но расчеты показывали, что для этого потребовалось бы построить слишком большие и сложные системы.
Исследовательская группа, в которую входят ученые из России, Канады и Франции, решила использовать нелинейные оптические методы. Луч лазерного света направляется на очень тонкую пластину из специального материала. Особенности распространения света в этом материале значительно расширяют спектр импульса и сокращают его длину на выходе из пластины. Мы сжали импульс лазерного света до нескольких фемтосекунд и получили рекордное значение импульсной мощности в 1023 Вт.
Мы впервые показали, что можно получить очень высокую мощность при разумных затратах и сложности системы. Мы думаем, что, используя этот метод, можно достичь и более высоких значений, - говорит учёный
Квантовая электродинамика хорошо известна на уровне отдельных частиц, но явления на групповом уровне, когда электрон, фотоны и позитроны взаимодействуют с очень сильным электромагнитным полем, не совсем понятны. Было предсказано много экзотических эффектов, в том числе вакуумное двулучепреломление и перемешивание волн. Новое открытие позволит проверить эти теории.