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韩研究人员打破激光脉冲纪录

来源:环球网     发布时间:2021-05-11
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据外媒报道,韩国研究人员使用皮瓦激光获得了迄今最强激光脉冲,强度高达1023W/cm2,是此前纪录的10倍。这些高强度激光脉冲将帮助科学家能以前所未有的方式,探索极端条件下的物理现象、光与物质之间复杂的相互作用,以及在实验室研究天体物理现象等。


这项研究由韩国基础科学研究所相对论激光科学中心(CoReLS)完成。多年来,CoReLS一直致力于提高激光脉冲的强度。一般而言,要获得如此高强度的激光脉冲,需要输出功率极高的激光,并将激光聚焦到尽可能小的光斑上。


超高强度激光是许多科学领域的重要研究工具,包括探索极端条件下发生的新物理现象。2004年,美国密歇根大学科学家展示了强度为1022W/cm2的激光脉冲,创下了当时的世界纪录。


在本研究中,研究人员使用名为离轴抛物面镜的聚焦光学器件,将28cm的激光束聚焦到仅1.1μm宽的光斑上,使激光强度达到1023W/cm2。CoReLS主任南昌熙(音译)称,新的激光强度相当于将从太阳到地球的所有光聚焦到10μm的光斑上。


研究人员表示,这种强大的激光脉冲可在多个领域“大显身手”。首先,他们计划用其研究与高能量宇宙射线(能量高达1万亿电子伏特)相关的现象。尽管科学家知道这些射线来自太阳系之外某处,但如何产生以及如何形成一直是未解之谜。目前,他们正利用这些高强度脉冲制造能量超过1吉(109)电子伏特的电子,以揭示这一谜团。


此外,他们还将利用这种超高强度激光产生的辐射压力加速质子,了解这一过程有助于开发出治疗癌症的新型激光质子源。目前放射治疗中使用的放射源由加速器产生,需要一块巨大的防辐射屏障,而激光驱动质子源不需要,有望降低系统成本。


接下来,研究人员计划在不显著增加激光系统尺寸的情况下,进一步提高激光的强度。随着一些高能激光器不断投入使用,以及一些更高能量的设施正在规划建设,高强度物理学将取得巨大进展。

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