Ученые создали самый короткий в мире лазер: где теперь его применят

Такого результата добились ученые из Висконсинского университета в Мадисоне, впервые продемонстрировав мощный новый тип лазерного эффекта, сообщает interestingengineering.com.

По словам исследователей, они наблюдали сильные явления лазерной генерации во внутренней рентгеновской лазерной оболочке и смогли смоделировать и рассчитать, как она развивается. Причем при расчетах выходящих рентгеновских импульсов речь может идти об аттосекундах (одна аттосекунда равна одной миллиардной от миллиардной части секунды – 10^-18 секунды). Чтобы было понятнее, ученые предлагают представить, что аттосекунда по отношению к одной секунде примерно соответствует той же шкале времени, которую одна секунда имеет по отношению к возрасту нашей Вселенной с момента Большого взрыва. Между прочим, по современным представлениям, возраст Вселенной составляет 13,799 ± 0,021 миллиарда лет.

Лазерный эксперимент

Исследователи ставили себе задачу создать плотно сфокусированные импульсы рентгеновского лазера (XFEL) на образцах меди или марганца. Хотя эти импульсы были немного беспорядочными, они были очень интенсивными. 

Образец затем испускал рентгеновский свет в том же направлении, что и входящий импульс. Этот свет был распределен по длине волны и проанализирован детектором.

Таким образом команда подтвердила, что происходит стимулированное излучение, а также заметила неожиданную закономерность – вместо плавного сигнала детектор иногда показывал яркие точки.

Используя трехмерное моделирование, ученые обнаружили, что при прохождении рентгеновских лучей через образец они образуют нити, что и объясняет этот необычный эффект. Далее, когда специалисты увеличили интенсивность входного импульса, они наблюдали неожиданное спектральное расширение вместе с несколькими спектральными линиями.

В результате команде удалось сгенерировать импульсы стимулированного излучения, которые длились всего от 60 до 100 аттосекунд, став самым коротким когда-либо зарегистрированным импульсом жесткого рентгеновского излучения. Самый короткий импульс мягкого рентгеновского излучения, обнаруженный несколько лет назад исследователями из Швейцарской высшей технической школа Цюриха, длился 43 аттосекунды.

Мягкое рентгеновское излучение отличается от жесткого своей проникающей способностью. Мягкое излучение обладает меньшей энергией и поэтому может использоваться в медицине (к примеру, для получения рентгеновских снимков). У жесткого излучения энергия гораздо больше, и оно применяется в промышленности и технике, а также в лечении тяжелых заболеваний – например, при лучевой терапии. 

Также Фокус сообщал, что в США запустили самый мощный в мире лазер. Речь шла о передовой лазерной установке ZEUS, вышедшей на показатель двух петаватт (2 квадриллиона ватт) пиковой мощности.