Uno spettrometro Doppler bidimensionale cattura i movimenti di un'alta intensità, caldo indotto dal laser a femtosecondi, plasma denso in posizioni diverse su una superficie solida. Credito:K. Jana e Amit Lad
Grandi passi avanti nella scienza e nella tecnologia sono stati spinti dai recenti progressi nel vedere fenomeni fisici in rapida evoluzione, mentre accadono. I laser a femtosecondi dall'infrarosso alla regione dei raggi X ci hanno permesso di "osservare", in tempo reale, gli atomi danzano nelle molecole e nei solidi su scale temporali di femtosecondi e picosecondi. Guardare movimenti così affascinanti non solo in tempo reale, ma nei luoghi spaziali in cui accadono, è una sfida più grande.
È proprio questo progresso che è stato fatto da un team di ricercatori del Tata Institute of Fundamental Research, Bombay, York University e i laboratori Rutherford Appleton, UK. Hanno fatto esplodere una superficie solida con un'intensità ultraelevata (10 19 L/cmq), 25 impulsi laser a femtosecondi (pompa) che creano un caldo, plasma denso e ne ha monitorato il movimento ultrarapido riflettendo un debole impulso di secondo femtosecondo (sonda). Gli spostamenti Doppler nella lunghezza d'onda imposti all'impulso riflesso della sonda dal plasma in rapida evoluzione danno via i movimenti verso l'esterno (spostamento verso il blu) e verso l'interno (spostamento verso il rosso) del plasma.
Nessuno studio precedente ha catturato il movimento sull'intera superficie del plasma, la "pista da ballo", in un singolo esperimento. Questo team ha accoppiato la risoluzione temporale a femtosecondi con la risoluzione spaziale micrometrica, catturando così le torsioni e le spire ultrarapide del plasma in diverse posizioni trasversali.
Gli esperimenti hanno ideato un nuovo monitor Doppler 2D con sedici indipendenti, colpo singolo, spettrometri ad alta risoluzione tutti attivati dall'impulso laser della pompa e che catturano la velocità istantanea del plasma in diverse posizioni spaziali. Mostrano che diverse porzioni del plasma si muovono dentro e fuori in momenti diversi, contrariamente alla consueta aspettativa di un moto alquanto uniforme. Questo nuovo metodo può rivelarsi molto utile per tracciare il flusso di calore ed energia lungo la superficie e osservare la crescita delle instabilità del plasma, molto importante per comprendere la scienza del plasma laser e portare avanti applicazioni ad alta intensità, Plasmi laser guidati da laser a femtosecondi nell'imaging e nella fusione laser.
