Ashley Piccone, Lawrence Livermore Milli Laboratoriyası tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Xüsusi şüa bölücüləri və dəqiq sərbəst formalı optika ilə elm adamları yay kimi fırlanan yeni yüksək intensivlikli lazer yaradıblar. Müəllif: Brendan Thompson/LLNL

Yüksək intensivlikli lazer plazma ilə qarşılıqlı təsir göstərdikdə, yüklü hissəciklər adətən okeandakı dalğalar kimi irəli-geri salınır. Bəs lazerin özü burulğan kimi fırlana bilsəydi necə olardı? Tədqiqatçılar indi füzyon enerjisi, hissəciklərin sürətlənməsi, astrofizika və digər sahələr üçün yeni imkanlar açan fırlanan, yay formalı lazer impulsunu nümayiş etdiriblər.

“Nature Photonics” jurnalında dərc olunan yeni tədqiqatda Lourens Livermor Milli Laboratoriyası (LLNL) və Kaliforniya Universitetinin İrvin şəhərindən olan alimlər ilk yüksək intensivliyə malik “işıq yayı” lazerini nümayiş etdiriblər.

Ənənəvi lazer şüalarından fərqli olaraq, işıq yayı mərkəzi oxu ətrafında idarəolunan sürətlə fırlanır. Divara düşsəydi, şüa naxışı zamanla dairələri izləyirdi.

LLNL alimi və aparıcı müəllif Endryu Lonqman bildirib ki, “Uzun müddətdir ki, insanlar plazmaları hərəkətə gətirmək üçün yüksək güclü və yüksək intensivlikli lazer impulslarından istifadə edirlər. Lakin bu lazerlər demək olar ki, həmişə ən sadə konfiqurasiyasında olur. Əsasən dairəvi nöqtədir – xüsusilə maraqlı bir şey yoxdur. Bu, plazmaya çəkiclə vurmaq kimidir. Biz həm məkan, həm də zaman baxımından strukturlaşdırılmış lazer impulsları ilə maraqlanırıq, çünki onlar bizə qeyri-adi şeylər etməyə, məsələn, plazmanı qarışdırmağa imkan verir.”

Şüanın fırlanması, nisbiliyi pozmadan işıq sürətini aşan görünən sürətlər də daxil olmaqla, geniş sürət diapazonunda tənzimlənə bilər. Bu qabiliyyət tədqiqatçılara əvvəllər heç vaxt eksperimental olaraq araşdırılmamış yeni növ plazma dalğalarını idarə etməyə imkan verə bilər.

Güzgülərdə atom miqyaslı dəqiqlik

Bu irəliləyiş LLNL-in Milli Alovlanma Müəssisəsi və Foton Elmi Müdirliyi tərəfindən indiyə qədər istehsal edilən ən dəqiq sərbəst formalı optikalardan bəzilərinə əsaslanırdı. Tədqiqatçılar əvvəlcə genişzolaqlı lazeri ixtisaslaşmış şüa bölücülərindən istifadə edərək iki şüaya böldülər: biri daha qısa (“mavi”) dalğa uzunluqlarına, digəri isə daha uzun (“qırmızı”) dalğa uzunluqlarına malikdir. Daha sonra hər şüa xüsusi, nanostrukturlu güzgüdən əks olunur.

Çılpaq gözlə bu güzgülər mükəmməl düz görünür. Əslində, hər birinin səthinə həkk olunmuş son dərəcə incə spiral naxış var. Əgər 6 düymlük (15 santimetr) güzgülər bir milə qədər böyüdülsəydi, spiral pillənin hündürlüyü cəmi yarım düym olardı.

LLNL-də Optika və Material Elmləri və Texnologiyaları üzrə proqram direktoru müəllif Tayyab Suratwala bildirib ki, “Bəzi bu sərbəst formalı optikalarda, bütün optikada, dizaynla hazır hissə arasındakı fərq cəmi beş nanometr idi. Biz demək olar ki, atom miqyasına qədər danışırıq.”

Bu nəticə, böyük optiklərin misli görünməmiş dəqiqliklə cilalanması və cilalanması sahəsində kritik təcrübə tələb edirdi.

Parçalanmış şüalardan işıq yayına qədər

Bu güzgülərdən əks olunduqdan sonra, ikinci bir şüa bölücü iki şüanı yenidən birləşdirərək onları məkan və zaman baxımından dəqiq şəkildə uyğunlaşdırır. Nəticədə, burulğan DNT zəncirinə bənzəyən yeni bir lazer impulsu yaranır.

Lazer, keçmiş LLNL təcrübəçisi Denni Attiyah və professor Franklin Dollardan ibarət bir qrup tərəfindən UC Irvine-də yığılmış və sınaqdan keçirilmişdir.

Dollar dedi: “Ghostbusters-də bir şüanı ortadan, digərini isə onun ətrafında spiral şəklində fırladan proton paketləri var. Yüksək intensivlikdə biz yalnız orta şüanı necə yaratmağı bilirdik. İndi isə spiral şəklində şüa da yarada bilərik.”

Praktik çatışmazlıqları olan spiral dalğalar

Simulyasiyalar göstərir ki, işıq yayları kiçik elektromaqnit spiralları kimi davranan spiral plazma dalğalarını səmərəli şəkildə idarə edə bilər. Bu yüksək dəqiqlikli optikalardan istifadə edərək, masaüstü miqyaslı lazer sistemi potensial olaraq 100 tesladan çox maqnit sahələri yarada bilər ki, bu da laboratoriyada indiyə qədər istehsal edilən ən güclü maqnit sahələrindən bəziləri ilə müqayisə edilə bilər.

Longman dedi: “Ən yaxşısı odur ki, bütün bunlar sözün əsl mənasında stolunuzun üzərinə sığa bilən lazerdə edilib. Orijinal iş görmək üçün bu böyük miqyaslı milyonlarla dollarlıq lazerlərə ehtiyacınız yoxdur.”

Bu güclü maqnit sahələri maddənin ekstremal şəraitdə necə davrandığını öyrənmək üçün yeni bir platforma təmin edə bilər. Tədqiqatçılar bunlardan astrofizik mühitlərlə əlaqəli plazma proseslərini araşdırmaq və intensiv maqnit sahələrinin atomların davranışını və yaydıqları işığı necə dəyişdirdiyini araşdırmaq üçün istifadə edə bilərlər.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Elektronları dalğada saxlamaq

İşıq yaylarının potensial tətbiq sahələrindən biri plazma əsaslı hissəciklərin sürətlənməsidir. Ənənəvi plazma sürətləndiricilərində elektronlar nəticədə onları sürətləndirən lazer impulsunu üstələyə və qazandıqları enerji miqdarını məhdudlaşdıra bilər. Simulyasiyalar göstərir ki, işıq yayları ilə idarə olunan spiral plazma dalğaları bu məhdudiyyəti aradan qaldıra bilər. Dalğa yayıldıqca fırlandığı üçün elektronlar sürətləndirici bölgədə daha uzun məsafələr qala bilər və bu da onların daha yüksək enerjilərə çatmasına imkan verir.

Dollar dedi: “Zərrəcikləri nə qədər sürətlə sürətləndirdiyimizə görə sahələri həqiqətən də gücləndirə bilərik. Bir santimetrə yaxın məsafədə nəhəng sürətləndirici qurğudan əldə edə biləcəyiniz enerjilərə bənzər enerjilər əldə edə bilərik.”

Daha sadə bir dizayn istifadəni genişləndirə bilər

Alimlər lazeri sınaqdan keçirməyə və onun geniş tətbiq sahələrini araşdırmağa davam edirlər. Onlar həmçinin bütün optikləri tək bir komponentdə birləşdirə biləcək bir dizayn üzərində işləyirlər ki, bu da işıq yaylarının tətbiqini və miqyasını artırmağı daha asanlaşdıracaq bir nailiyyətdir.

Suratwala və onun optika üzrə mütəxəssislər komandası kömək etməyə hazırdır.

“Əgər biz bu imkanı yaratsaq, insanlar bundan yararlanacaqlar”, – deyə o bildirib. “Qrupumuz bunun çox hissəsini edir, burada biz bir texnologiya hazırlayırıq və sonra onun istifadəsini görürük. Bu, inanılmaz dərəcədə məmnunedicidir. Bizi bu cür işləri görmək istəyinə sövq edən budur.”

Nəşr detalları

Andrew Longman və digərləri, Relyativistik intensivliklərdə genişzolaqlı spiral işıq impulslarının fəza-zaman formalaşması, Nature Photonics (2026). DOI: 10.1038/s41566-026-01948-6

Jurnal məlumatı: Təbiət Fotonika 

Əsas anlayışlar

Plazmalarda qeyri-xətti hadisələrOptika və lazerlərPlazma sürətlənməsi və yeni sürətləndirmə üsullarıPlazma qarşılıqlı təsirləriLaboratoriya plazmasıOptik materiallar və elementlərKosmik və astrofizik plazmaPlazma fizikası

Lourens Livermor Milli Laboratoriyası tərəfindən təmin edilir