Учёные из Южной Кореи объявили о создании рекордного лазера сверхвысокой интенсивности. Такая разработка открывает совершенно новые направления для исследований — от астрофизики до лечения рака.
Интенсивность импульса составила более 10²³ Вт на квадратный сантиметр. Интенсивность его излучения позволит извлекать античастицы из вакуума.
Учёным удалось достигнуть этого с помощью фемтосекундного лазера сверхвысокой мощности (4 петаватта) и сложной оптической системы для усиления и фокусировки луча.
Система включает в себя ряд деформируемых зеркал для коррекции искажений и контроля волнового фронта. Для фокусировки лазера используется большое внеосевое параболическое зеркало. При этом диаметр луча составляет около 28 сантиметров, а цели — всего 1,1 микрометра, что в пятьдесят раз меньше диаметра человеческого волоса.
В процессе учёные используют камеру и датчик волнового фронта, чтобы отобразить и измерить отражённый лазерный луч, интенсивность которого, по их словам, сопоставима с фокусировкой всего солнечного света достигающего Земли на точку размером 10 микрон.
Этот высокоинтенсивный лазер позволит нам исследовать астрофизические явления, такие как электрон-фотонное и фотон-фотонное рассеяния прямо в лаборатории. Мы можем использовать его для экспериментальной проверки теоретических идей, которые были предложены столетие назад.
Колоссальная энергия импульсов позволит изучать взаимодействие света и материи на ранее недоступном уровне. Дело в том, что согласно теории квантовой электродинамики, у каждой элементарной частицы есть своя античастица. Однако при встрече вещества с антивеществом происходит бурная реакция, которая превращает их в фотоны, не имеющие размера и массы. Но лазерный луч — это не вещество, а значит им можно «касаться» античастиц и изучать их поведение без аннигиляции.
Из более прикладных применений разработки называется онкология. Сейчас лучевая терапия проводится на линейных ускорителях с помощью протонов высокой энергии, что требует радиационного экранирования. Использование лазеров для генерации этих протонов сделает такие системы менее дорогостоящими и, соответственно, более доступными.