Para saintis di University of Oxford telah melancarkan kaedah perintis untuk menangkap struktur penuh ultra - denyutan laser sengit dalam satu pengukuran. Terobosan, yang diterbitkan dengan kerjasama rapat dengan Ludwig - Universiti Maximilian Munich dan Institut Max Planck untuk Optik Kuantum, dapat merevolusikan keupayaan kami untuk mengawal cahaya - interaksi perkara.
Ini akan mempunyai aplikasi transformatif di banyak bidang, termasuk penyelidikan ke dalam bentuk fizik baru dan menyedari intensiti melampau yang diperlukan untuk penyelidikan tenaga gabungan. Hasilnya telah diterbitkan dalamNature Photonics.
Ultra - laser sengit dapat mempercepatkan elektron ke dekat - kelajuan cahaya dalam satu ayunan (atau 'kitaran gelombang') dari medan elektrik, menjadikannya alat yang kuat untuk mengkaji fizik yang melampau. Walau bagaimanapun, turun naik dan struktur kompleks mereka menjadikan pengukuran masa sebenar - sifat -sifat mereka mencabar.
Sehingga kini, teknik sedia ada biasanya memerlukan beratus -ratus tembakan laser untuk memasang gambar lengkap, mengehadkan keupayaan kami untuk menangkap sifat dinamik denyutan cahaya yang melampau ini.
Kajian baru, yang diketuai oleh penyelidik di Jabatan Fizik Universiti Oxford dan Ludwig - Maximilian University of Munich, Jerman, menggambarkan satu novel- Teknik Diagnostik Shot, bernama Raven ({2}} Kaedah ini membolehkan para saintis mengukur bentuk penuh, masa, dan penjajaran individu ultra - denyutan laser sengit dengan ketepatan yang tinggi.
Mempunyai gambaran lengkap tentang tingkah laku Laser Pulse dapat merevolusikan keuntungan prestasi di banyak bidang. Sebagai contoh, ia boleh membolehkan para saintis baik - menyentuh sistem laser dalam masa - (walaupun untuk laser yang hanya membakar) dan menjembatani jurang antara realiti eksperimen dan model teoritis, memberikan data yang lebih baik untuk model komputer dan simulasi berkuasa AI -.
Kaedah ini berfungsi dengan memisahkan rasuk laser menjadi dua bahagian. Salah satu daripada ini digunakan untuk mengukur bagaimana warna laser (panjang gelombang) berubah dari masa ke masa, manakala bahagian lain melewati bahan birefringent (yang memisahkan cahaya dengan keadaan polarisasi yang berbeza). Arahan microlens (grid kanta kecil) kemudian merekodkan bagaimana gelombang laser (bentuk dan arah) berstruktur.
Maklumat ini direkodkan oleh sensor optik khusus, yang menangkapnya dalam satu imej dari mana program komputer membina semula struktur penuh nadi laser.
Penyelidik utama Sunny Howard (Ph.D. Penyelidik di Jabatan Fizik, Universiti Oxford dan saintis melawat ke Ludwig - Maximilian University of Munich) berkata, "Pendekatan kami membolehkan, untuk pertama kali.
"Ini bukan sahaja memberikan pandangan yang belum pernah terjadi sebelumnya ke dalam laser - interaksi perkara tetapi juga membuka jalan untuk mengoptimumkan sistem laser kuasa tinggi - dengan cara yang sebelum ini mustahil."
Teknik ini berjaya diuji pada Atlas - 3000 Petawatt - laser kelas di Jerman, di mana ia mendedahkan gangguan kecil dan pergeseran gelombang dalam denyutan laser yang sebelum ini mustahil untuk diukur dalam masa sebenar {{3}
Penyimpangan ini, yang dikenali sebagai spatio - gandingan temporal, boleh menjejaskan prestasi tinggi - eksperimen laser intensiti.
Dengan menyediakan maklum balas masa - sebenar, Raven membolehkan pelarasan segera, meningkatkan ketepatan dan kecekapan eksperimen dalam fizik plasma, pecutan zarah, dan tinggi - sains ketumpatan tenaga. Ia juga menghasilkan penjimatan masa yang ketara, kerana pelbagai tembakan tidak diperlukan untuk mencirikan sepenuhnya sifat nadi laser.
Teknik ini juga menyediakan laluan baru yang berpotensi untuk merealisasikan peranti tenaga gabungan inersia di makmal - langkah gerbang utama ke arah menjana tenaga gabungan pada skala yang mencukupi untuk masyarakat kuasa. Peranti tenaga gabungan inersia menggunakan ultra - denyutan laser sengit untuk menghasilkan zarah yang sangat bertenaga dalam plasma, yang kemudian menyebarkan ke dalam bahan bakar fusion.
Konsep "pemanasan tambahan" ini memerlukan pengetahuan yang tepat tentang intensiti nadi laser yang difokuskan untuk disasarkan untuk mengoptimumkan hasil gabungan, yang kini disediakan oleh Raven. Laser yang difokuskan juga boleh memberikan penyelidikan yang kuat untuk fizik baru - misalnya, menghasilkan foton - penyebaran foton dalam vakum dengan mengarahkan dua denyutan antara satu sama lain.
Co - Profesor Pengarang Peter Norreys (Jabatan Fizik, Universiti Oxford), berkata, "Di mana kebanyakan kaedah yang ada akan memerlukan beratus -ratus tembakan, Raven mencapai spasi lengkap- pencirian temporal Ultra - Aplikasi laser sengit, menjanjikan untuk menolak sempadan sains dan teknologi laser.
Co - Pengarang Dr. Andreas Döpp (Fakulti Fizik, Ludwig - Maximilians - University Munich dan melawat saintis ke Fizik Atom dan Laser, Universiti Oxford) Ultra - denyutan sengit terhad kepada ruang dan masa yang kecil apabila difokuskan, terdapat batasan asas mengenai berapa banyak resolusi yang sebenarnya diperlukan untuk melakukan diagnostik jenis ini.
"Ini adalah permainan -, dan bermakna kita boleh menggunakan microlenses, menjadikan persediaan kami lebih mudah."
Ke depan, para penyelidik berharap dapat memperluaskan penggunaan burung gagak ke kemudahan laser yang lebih luas dan meneroka potensinya dalam mengoptimumkan penyelidikan tenaga gabungan inersia, laser - pemecut zarah yang didorong dan tinggi - bidang eksperimen elektrodinamik kuantum bidang.
