Ученым из Южной Кореи удалось первым добиться цели, на которую в течение последнего десятилетия были нацелены многие научные группы и учреждения. Эти ученые получили импульсы лазерного света с рекордным на сегодняшний день уровнем интенсивности.
Интенсивность импульсов составила 1023 Ватт на квадратный сантиметр, что является результатом работы очень сложной оптической системы, позволившей сфокусировать всю энергию лазерного луча только на поверхности крошечной мишени. Получение лазерных импульсов с такой интенсивностью открывает перед учеными массу новых возможностей в самых различных областях, начиная от фундаментальных исследований в области физики, астрофизики и заканчивая лечением онкологических заболеваний.
Группа ученых, о которой сейчас идет речь, работает в Южно-корейском научном центре релятивистских лазеров (Center for Relativistic Laser Science, CoReLS), а опыт в подобных делах был приобретен ими во время работы с лазером Hercules, находящимся в лаборатории Мичиганского университета, который был предыдущим обладателем титула лазера с самой высокой интенсивностью излучения.
Оборудование лазера Hercules способно вырабатывать импульсы, интенсивностью 1022 Вт*см2, и в течение почти двух десятилетий ученые работали над задачей увеличения интенсивности на один порядок, до 1023 Вт*см2. Однако, ученым из центра CoReLS удалось добиться этого первыми при помощи своего 4-петаваттного сверхмощного фемтосекундного лазера и очень сложной оптической системы, которая позволила сфокусировать и усилить интенсивность луча такой высокой мощности.
Оптическая система включает в себя серию деформируемых зеркал, которые позволяют исправить искажения и получить импульс лазерного света с регулируемой крутизной переднего фронта. Ключевым компонентом системы является 28-сантиметровое параболическое зеркало, которое фокусирует лазерный луч на мишени, размером всего в 1.1 микрометра, что меньше одной пятидесятой части от толщины человеческого волоса.
Для измерения интенсивности ученые использовали специализированную камеру и датчик, определяющий фронт светового импульса. Полученные учеными значения показали, что интенсивность лазерного света равна указанной выше величине и сопоставима с интенсивностью всего солнечного света, падающего на Землю, сфокусированному в пятно, размером в 10 микронов.
"Лазер с такой интенсивностью импульса позволит нам исследовать в лабораторных условиях некоторые из астрофизических явлений, таких, как электрон-фотонное и фотон-фотонное рассеивание, которые происходят пока только в глубинах космоса" - пишут исследователи, - "Кроме этого, мы можем использовать это для экспериментальной проверки теоретических идей, некоторые из которых были предложены почти век назад. Так же мы получили возможность создания новых источников света для лучевой терапии онкологических заболеваний, которые сделают процесс получения высокоэнергетических протонов более простым, а сами установки для терапии - более дешевыми и более доступными для широкого круга потребителей".