據(jù)最新一期開放獲取期刊《光學(xué)》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(dá)1023瓦/平方厘米，是此前紀(jì)錄的10倍。這些高強度激光脈沖將幫助科學(xué)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(fù)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(xué)研究所相對論激光科學(xué)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(xué)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(xué)科學(xué)家展示了強度為1022瓦/平方厘米的激光脈沖，創(chuàng)下了當(dāng)時的世界紀(jì)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(xué)器件，將28厘米的激光束聚焦到僅1.1微米寬的光斑上，使激光強度達(dá)到1023瓦/平方厘米。CoReLS主任南昌熙(音譯)稱，新的激光強度相當(dāng)于將從太陽到地球的所有光聚焦到10微米的光斑上。
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(dá)1萬億電子伏特)相關(guān)的現(xiàn)象。盡管科學(xué)家知道這些射線來自太陽系之外某處，但其如何產(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(tuán)。
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(jìn)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(xué)將取得巨大進(jìn)展。(記者劉霞)
關(guān)鍵詞： 激光脈沖
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