Les scientifiques de Corée du Sud ont atteint une ère importante en physique que les chercheurs dans ce domaine s'efforcent depuis des décennies, créant un laser à ultra haute intensité record.
Des intensités d'impulsion de plus de 1023 watts par centimètre carré sont le résultat d'un système optique de haute technologie qui concentre précisément le faisceau sur une cible minuscule et ouvre des possibilités complètement nouvelles dans les domaines de la recherche, de l'astrophysique au traitement du cancer.
La réalisation est le travail de chercheurs du Centre sud-coréen pour la science du laser relativiste (CoReLS), qui ont travaillé pendant plus d'une décennie pour améliorer les performances du laser Hercules à l'Université du Michigan, qui détenait auparavant le record de la plus haute performance. .
Cet équipement est capable de générer des faisceaux d'une intensité de 1022 W / cm2, et pendant près de deux décennies, les scientifiques ont travaillé pour le surpasser et atteindre la cible insaisissable - un faisceau laser de 1023 W / cm2. Les chercheurs de CoReLS y sont parvenus avec un laser femtoseconde ultra-haute puissance de 4 pétawatts et un système optique hautement sophistiqué pour amplifier et focaliser le faisceau.
Le système consiste à utiliser une série de miroirs déformables pour corriger la distorsion et créer un laser avec un front d'onde étroitement contrôlé, puis à utiliser un grand miroir parabolique hors axe pour focaliser le faisceau laser de 28 cm sur une cible de seulement 1,1 micromètre de large, moins de cinquante pour cent de le diamètre des cheveux humains.
Les scientifiques ont ensuite utilisé une caméra et un capteur de front d'onde pour imager et mesurer le faisceau laser réfléchi, qui, selon eux, était aussi intense que de concentrer toute la lumière du soleil atteignant la Terre dans un endroit de seulement 10 microns de taille.
«Ce laser à haute intensité nous permettra d'étudier des phénomènes astrophysiques tels que la diffusion électron-photon et photon-photon en laboratoire», déclare Chang Hee Nam, directeur de CoReLS et professeur à l'Institut des sciences et technologies de Gwangju.
"Nous pouvons utiliser cette impulsion laser pour valider expérimentalement et accéder à des idées théoriques, dont certaines ont été proposées pour la première fois il y a près d'un siècle."
Certaines de ces idées concernent l'électrodynamique quantique à haut champ, qui contribuerait aux rayons cosmiques extrêmement énergétiques, tandis que d'autres abordent des problèmes un peu plus proches de chez nous. La radiothérapie pour le cancer comprend aujourd'hui des protons à haute énergie produits par des accélérateurs qui nécessitent d'énormes boucliers anti-rayonnement, mais l'utilisation de lasers pour produire ces protons pourrait rendre ces systèmes moins chers et donc beaucoup plus abordables.
«Cette impulsion laser de haute intensité nous permettra d'aborder une science nouvelle et complexe, en particulier l'électrodynamique quantique à haut champ, qui a été principalement occupée par des théoriciens», disent-ils. "En plus de nous aider à mieux comprendre les phénomènes astrophysiques, il peut également fournir les informations nécessaires pour développer de nouvelles sources de radiothérapie utilisant des protons à haute énergie pour traiter le cancer."
L'étude a été publiée dans la revue Optica.
2021-05-09 06:32:51
Auteur: Vitalii Babkin