I ricercatori hanno scoperto un modo altamente efficiente per produrre fasci di fotoni ad alta energia. L'energia ottenuta è un miliardo di volte superiore all'energia dei fotoni nella luce visibile. Questi raggi gamma ad alta intensità superano significativamente tutti i limiti noti, e aprire la strada a nuovi studi fondamentali.

"Quando superiamo il limite di ciò che è attualmente possibile, possiamo vedere più in profondità negli elementi di base della natura. Possiamo immergerci nella parte più profonda dei nuclei atomici, " dice Arkady Gonoskov, ricercatore presso il Dipartimento di Fisica della Chalmers University of Technology.

I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista ad alto impatto Revisione fisica X . Il nuovo metodo è il risultato di una collaborazione tra la Chalmers University of Technology in Svezia, Institute of Applied Physics e Lobachevsky University in Russia e University of Plymouth nel Regno Unito. Fisici in diversi campi, così come gli informatici, sono riusciti a elaborare i modelli numerici e le stime analitiche per simulare questi raggi gamma ultra potenti in un modo nuovo e in qualche modo inaspettato.

Nei casi normali, se spari un impulso laser su un oggetto, tutte le particelle si disperdono. Ma se la luce laser è abbastanza intensa e tutti i parametri sono corretti, i ricercatori hanno scoperto che le particelle sono invece intrappolate. Formano una nuvola in cui vengono create particelle di materia e antimateria e iniziano a comportarsi in modo molto speciale, modo insolito.

"La nuvola di particelle intrappolate converte in modo efficiente l'energia del laser in cascate di fotoni ad alta energia, un fenomeno che è molto fortunato. È una cosa incredibile che i fotoni di questa sorgente possano essere di così alta energia, "dice Mattias Marklund, professore al Dipartimento di Fisica di Chalmers.

La scoperta è molto rilevante per i futuri impianti laser su larga scala che sono in fase di sviluppo proprio ora. Le sorgenti luminose più intense sulla terra saranno prodotte in tali strutture di ricerca, grandi come campi da calcio.

"Il nostro concetto fa già parte del programma sperimentale proposto per una di queste strutture:l'Exawatt Center for Extreme Light Studies in Russia. Non sappiamo ancora dove ci porteranno questi studi, ma sappiamo che ci sono ancora cose da scoprire all'interno della fisica nucleare, per esempio nuove fonti di energia. Con studi fondamentali, puoi mirare a qualcosa e finire per scoprire qualcosa di completamente diverso, che è più interessante e importante, " dice Arkady Gonoskov.