Nový objav umožní výrobu extrémne výkonných laserových zbraní

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Nová metóda zosilňuje intenzitu vysokovýkonného laserového žiarenia.

• Koncentrácia energie dokáže priamo generovať hmotu zo svetla.

• Technológia urýchli vývoj fúznych reaktorov a zbraňových systémov.

Medzinárodný tím fyzikov pod vedením oxfordských vedcov ohlásil úspech v oblasti laserovej vedy. Vedcom sa po prvýkrát podarilo demonštrovať praktickú cestu k dosiahnutiu extrémnych svetelných intenzít. Objav otvára dvere priamemu skúmaniu kvantového vákua a základných fyzikálnych zákonov.

Pri experimentoch v laboratóriu vedci využili laserový systém Gemini. Intenzívny laserový lúč namierili do hustého oblaku nabitých častíc, známeho ako plazma. Plazma sa vďaka interakcii začala správať ako rýchlo sa pohybujúce zrkadlo. Tento jav vedci prirovnávajú k svieteniu baterkou do zrkadla, ktoré sa k vám približuje.

Rýchlosť plazmového zrkadla je natoľko vysoká, že vstupuje do hry Einsteinova teória relativity. Odrazené svetlo sa stláča a naberá podstatne vyššiu energiu. Tento proces fyzici nazývajú relativistické generovanie harmonických frekvencií. Tím demonštroval spôsob, ako toto vysokoenergetické svetlo ešte viac koncentrovať.

Novú metódu pomenovali ako koherentné harmonické ohnisko. Funguje to podobne ako sústreďovanie slnečných lúčov pomocou lupy. Namiesto bežného slnečného svetla sa do miniatúrneho priestoru koncentrujú rôzne vlnové dĺžky výkonného lasera. Vzniká tak ohnisko s vysokou hustotou energie.

Počas experimentov vedci namerali intenzitu dosahujúcu úroveň 1,2 × 10^25 W/m^2. Dĺžku laserového pulzu dokázali ladiť v časových úsekoch 45 fs až 55 fs. Získaná energia presiahla 9 mJ v rozpätí 18 eV až 73 eV. Takto získané harmonické žiarenie predstavuje najintenzívnejší zdroj koherentného svetla v histórii.

Hustota energie v ohnisku umožňuje priamu premenu svetla na fyzickú hmotu. Doteraz si podobné experimenty vyžadovali zložité zrážky vysokoenergetických časticových zväzkov s lasermi. Nová metóda umožní vedcom hlbšie pochopiť kvantovú elektrodynamiku a testovať teóriu kvantového poľa. V budúcnosti by tento objav mohol pomôcť pri detekcii gravitačných vĺn.

Z inžinierskeho hľadiska objav prináša potenciál pre aplikovaný výskum. Hustota svetla predstavuje kľúčový prvok pre iniciáciu jadrovej fúzie v budúcich reaktoroch. Rovnako sa predpokladá využitie technológie pri vývoji vysokovýkonných laserových zbraní. Výsledky tohto výskumu boli publikované vo vedeckom časopise Nature. Nový prístup zmení ďalšie smerovanie modernej fyziky a optiky.  

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Dosiahnutie vysokej hustoty energie urýchli priamu výrobu hmoty a vývoj nových laserových systémov.

Zdroj: thedebrief.org foto: ChatGPT