A rögzített tükörről visszaverődő fény megőrzi alapvető tulajdonságait. Albert Einstein azonban több mint egy évszázaddal ezelőtt feltette a kérdést: Mi történne, ha a tükör a fénysebességhez közeli sebességgel mozogna? Mivel egy hagyományos tükör erre nem alkalmas, a kérdés megválaszolásához nem hagyományosan, hanem például lézeres eljárással létrehozott speciális tükörre van szükség.
Az úgynevezett relativisztikus elektrontükrök gyártása és vezérlése óriási kihívást jelent annak ellenére, hogy az elmúlt évtizedekben dinamikusan fejlődött a nagy intenzitású, ultrarövid impulzusú lézertechnológia. Az Ultrafast Science folyóirat által közölt cikkben (https://spj.science.org/doi/epdf/10.34133/ultrafastscience.0130), fizikusaink egy olyan új módszerről számoltak be, amely az ELI ALPS és a Pasqal Quantum Computing Company (Palaiseau, Franciaország) együttműködése eredményeként született. A kutatócsoport munkájában Mojtaba Shirozhan, az ELI ALPS doktorandusza; Fabien Quéré, az IOGS-CNRS-Pasqal közös laboratóriumának igazgatója; és Subhendu Kahaly, az ELI ALPS Másodlagos Források Osztályának vezetője vett részt.
„A meghajtó lézerből kilépő nyaláb hullámformájának alakításával az ultravékony céltárgyból elektronokat tudunk kiszakítani és egyidejűleg gyorsítani, hogy azok egyetlen, nagy sűrűségű relativisztikus réteggé álljanak össze. Ez a réteg tükörként működik, és a femtoszekundumos fényt izolált attoszekundumos extrém ultraibolya villanássá kompresszálja” – mondta Subhendu Kahaly.
Mojtaba Shirozhan és Subhendu Kahaly
Ez izgalmas hír intézetünk számára, mert ha a gyakorlatban is sikerül ezeket a tükröket elkészítenünk, akkor azok képesek lesznek a bejövő, egyedi kialakítású femtoszekundumos lézerimpulzusokat ultraintenzív, extrém ultraibolya (XUV) attoszekundumos, kontrollálható tulajdonságokkal bíró impulzusokká összenyomni.
Számítógépes szimulációk nyomán a csoport egy új módszert mutatott be, amely során egyetlen, nagy sűrűségű relativisztikus elektronréteg jön létre, amely izolált attoszekundumos impulzus keltésére használható az extrém ultraibolya (XUV) tartományban.
Az új módszer alapja, hogy ezen az elektronrétegen (RES) koherens Thomson-szórás jön létre, és az ennek hatására kialakuló felület relativisztikus tükörként funkcionál. Amikor egy néhány ciklusú, ellenkező irányban terjedő impulzus visszaverődik erről a tükörről, az intenzív attoszekundumos impulzussá kompresszálódik, azaz a femtoszekundumos fény robbanásszerű XUV-villanásokká kompresszálható.
Subhendu Kahaly szerint a javasolt koncepció robusztussága nagyon fontos annak kísérleti megvalósíthatósága és alkalmazásai szempontjából: „Csoportunk kiterjedt szimulációkat végzett realisztikus lézeres hullámformákkal és plazmadinamikai jellemzőkkel. Ezek során azonosítottuk azokat a paramétertartományokat és tűréshatárokat, amelyek kompatibilisek a már létező vagy a közeljövőben megvalósuló nagy intenzitású lézerberendezésekkel.”
A lézertechnológia és a céltárgy-készítési technika gyors fejlődése miatt a csoport arra számít, hogy a közeljövőben a működési elv igazolását célzó kísérletek folynak majd élvonalbeli lézeres létesítményekben. A technika sikeres kidolgozása esetén hatékony új eszköz állna rendelkezésre az attoszekundumos és a nagyenergiás tudomány, valamint a nagy intenzitású extrém ultraibolya (XUV) alkalmazások számára.
Fotók: Balázs Gábor