Взаимодействие между лазерами и веществом находится на переднем крае новых исследований в области фундаментальной физики, а также является потенциальной основой для новых технологических инноваций. Одной из инициатив, возглавляющих это исследование, является проект по ядерной физике сверхлегкой инфраструктуры (ELI-NP). Здесь мощная лазерная система проекта (HPLS) — самый мощный в мире лазер — является лишь одним из инструментов, управляющих ускорением электронов с помощью лазеров, Direct Laser Acceleration (DLA). В новом исследовании ученые изучают и анализируют характеристики ускорения электронов в вакууме, вызываемого лазерными импульсами максимальной мощности, достижимыми сегодня, в поисках ключа к максимальной чистой мощности прироста энергии.
В частности, авторы рассчитывают оптимальные значения лазерного луча, необходимые для достижения максимальной энергии электронов для различных уровней мощности лазера. Они отмечают, что настройка некоторых аспектов лазера, таких как перетяжка луча — точка, в которой лазерный луч имеет минимальный радиус, — может благоприятно увеличить максимальное ускорение электронов в вакууме как для лазеров с линейной, так и для круговой поляризации.
Как и следовало ожидать, Молнар и его коллеги обнаружили, что чистая энергия электронов и, следовательно, их ускорение возрастают с увеличением мощности лазера для лучей с оптимальными перетяжками. В статье описывается средний выигрыш в энергии электронов в несколько МэВ при полных импульсных взаимодействиях, при которых электроны наивысшей энергии обладают примерно 160 МэВ. Однако в других случаях, таких как полуимпульсные взаимодействия, авторы говорят, что этот выигрыш в энергии почти на порядок больше — до 1 ГэВ.
Что касается будущих исследований, в статье предлагаются другие возможные направления. Например, исследователи предлагают исследование с акцентом на прямое лазерное ускорение с более высокими гауссовыми модами Лагерра — циркулярно-симметричными профилями пучка или лазерами с цилиндрически-симметричными полостями — должно последовать за текущей статьей.
