Dalla sua introduzione nel film del 1977 "Star Wars, " la Morte Nera è rimasta una delle figure più iconiche della fantascienza. L'immagine della distruzione di Alderaan per mano del superlaser della Morte Nera è impressa nella memoria di milioni di fan.

Scienziati ed esperti di laser hanno sostenuto che questo super raggio non potrebbe mai funzionare a causa delle proprietà dei laser:la teoria dice che invece di convergere e combinare la loro energia, le travi passerebbero semplicemente l'una attraverso l'altra.

Era vero, fino ad ora. Un team di ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ha aggiunto un plasma, una miscela carica di ioni ed elettroni liberi, al concetto e ha combinato con successo diversi laser separati in un superbo raggio. Questo lavoro è stato recentemente pubblicato in Fisica della natura , ed è un passo successivo nella storia di 50 anni di leadership di LLNL nella ricerca e nello sviluppo dei laser.

Anche se questa supertrave non è così "super" come quella rappresentata nella fantascienza, rappresenta un risultato importante:per la prima volta, nove dei 192 raggi laser della National Ignition Facility (NIF) sono stati combinati per produrre un impulso di luce diretto che era quasi quattro volte l'energia di qualsiasi singolo raggio. Sfruttando l'esperienza di LLNL nella ricerca e nello sviluppo dell'ottica, il team ha utilizzato un'ottica al plasma progettata da Livermore per combinare i raggi e produrre questa prima dimostrazione del suo genere.

In alcune configurazioni sperimentali, i bersagli possono essere guidati solo da un singolo raggio. Ogni raggio ha un limite alla quantità di energia che può fornire. Combinando più raggi in uno, Il combinatore del raggio di plasma di LLNL può superare questo limite e spingere questi esperimenti in nuovi regimi fisici. Si prevede che i fasci con alta energia e fluenza faranno avanzare una gamma di applicazioni, tra cui sorgenti di raggi X avanzate e studi della fisica a intensità estreme.

"Nei sistemi laser ad alta energia, che utilizzano ottiche solide convenzionali, la massima fluenza (densità di energia) è limitata dal danneggiamento del materiale, " ha detto Robert Kirkwood, l'autore principale sul documento e il lead programmatico per la campagna. "Poiché un plasma è intrinsecamente un materiale ad alta densità di energia, non lo distruggi. Può gestire intensità ottiche estremamente elevate."

"La combinazione dei raggi è stata recentemente eseguita con laser a stato solido, ma era limitato dall'ottica standard tipica, " ha aggiunto Scott Wilks, co-autore e uno dei designer della campagna. "A causa di questa ottica al plasma, possiamo mettere un'enorme quantità di energia in uno spazio e in un tempo molto piccoli:energia seria, in un raggio ben collimato (concentrato)."

La ricerca e lo sviluppo dei laser stanno spingendo verso nuovi regimi di potenza ed energia, che sono limitati dall'ottica a stato solido convenzionale. Però, l'uso di un'ottica al plasma potrebbe sembrare controintuitivo.

"Il plasma è generalmente dannoso per i laser:è la rovina della nostra esistenza. Il team ha ribaltato la situazione e sta sfruttando intenzionalmente i plasmi per un beneficio, " ha detto Brent Blue, coautore e responsabile del programma per le applicazioni di sicurezza nazionale presso il NIF.

Il plasma generalmente crea instabilità se combinato con raggi laser intensi. Però, controllando un'instabilità che provoca il trasferimento di energia quando i raggi si incrociano, i ricercatori sono stati in grado di combinare l'energia di più raggi in un unico potente raggio.

"Sappiamo che il plasma può deviare la luce e cambiare la direzione del flusso di energia, ma è stato difficile farlo in modo molto preciso, " ha detto Kirkwood. "Qui abbiamo dimostrato che possiamo controllare le instabilità ottiche nel plasma in modo che invece di disperdere casualmente l'energia, lo mettono dove vogliamo e lo fanno con una buona collimazione e ad alta intensità, producendo un raggio luminoso che può essere inviato a un altro bersaglio. Ora possiamo controllare e prevedere cosa fa il plasma, abbastanza accuratamente."

La transizione a un nuovo materiale ottico con una soglia di danno molto più alta di qualsiasi altra cosa usata prima apre la porta a intensità ed energie più elevate. Guardare avanti, il team prevede di ampliare l'esperimento con la speranza di combinare fino a 20 raggi in uno.