Ricercatori presso la Chalmers University of Technology e l'Università di Göteborg, Svezia, hanno proposto un modo per creare una fonte di radiazioni completamente nuova. Gli impulsi luminosi ultra intensi consistono nel movimento di una singola onda e possono essere descritti come uno tsunami di luce. L'onda forte può essere utilizzata per studiare le interazioni tra materia e luce in un modo unico.

"Questa fonte di radiazioni ci permette di guardare la realtà da una nuova prospettiva:è come girare uno specchio e scoprire qualcosa di completamente diverso, "dice Illia Thiele, un fisico teorico alla Chalmers University of Technology.

Insieme al Dr. Evangelos Siminos presso l'Università di Göteborg, e Tünde Fülöp, Professore di Fisica a Chalmers, Illia Thiele ha presentato un metodo teorico per creare il moto d'onda singolo più veloce possibile. Questo tipo di radiazione non è mai stato osservato nell'universo e nemmeno in laboratorio.

La sorgente di radiazione è interessante per comprendere le proprietà dei materiali. Poiché offre una commutazione ultraveloce delle interazioni con la materia leggera, può essere utile nella scienza dei materiali o nella ricerca relativa ai sensori, Per esempio. Inoltre, può essere utilizzato come driver per altri tipi di radiazioni e per spingere i limiti di quanto breve possa essere un impulso luminoso.

"Un impulso ultra-intenso è come un grande tsunami di luce. L'onda può estrarre un elettrone da un atomo, accelerandolo quasi alla velocità della luce, creazione di stati quantistici esotici. Questo è l'interruttore più veloce e più forte possibile, e apre la strada a progressi nella ricerca fondamentale, " dice la dottoressa Illia Thiele.

I nuovi impulsi possono essere usati per sondare e controllare la materia in modi unici. Mentre altri impulsi luminosi con periodi d'onda multipli impongono gradualmente cambiamenti nelle proprietà del materiale, impulsi con un singolo periodo di onda forte causano reazioni improvvise e inaspettate. I ricercatori di tutto il mondo hanno cercato di creare questa fonte di radiazioni, poiché è di grande interesse per le comunità scientifiche all'interno della fisica e della scienza dei materiali.

"Ora, speriamo di poter portare la nostra configurazione teorica in laboratorio. Il nostro metodo potrebbe aiutare a colmare le lacune esistenti nel panorama scientifico delle sorgenti luminose, " dice Tünde Fülöp.

La carta, "Generazione guidata da fascio di elettroni di impulsi relativistici isolati sub-ciclo sintonizzabili in frequenza" è pubblicato in Lettere di revisione fisica .

Il nuovo metodo per creare impulsi luminosi ultra intensi

I ricercatori propongono un metodo per la generazione di impulsi luminosi ultra intensi contenenti meno di una singola oscillazione del campo elettromagnetico. Questi cosiddetti impulsi di sottociclo possono essere usati per sondare e controllare la materia in modi unici. I metodi convenzionali possono produrre solo impulsi sub-ciclo di intensità di campo limitata:al di sopra di una certa soglia, il mezzo di amplificazione sarebbe ionizzato dai campi intensi. I ricercatori propongono di utilizzare un fascio di elettroni in un plasma, che non è soggetto a soglia di danno, come mezzo di amplificazione per un impulso elettromagnetico seme.

Per garantire che l'energia venga trasferita dal fascio di elettroni all'impulso in modo tale da produrre un impulso di sottociclo, il fascio deve essere introdotto in una fase opportuna dell'oscillazione del campo elettromagnetico. Ciò può essere ottenuto utilizzando uno specchio per riflettere l'impulso seme mentre viene iniettato il fascio di elettroni. Questo scenario porta ad una significativa amplificazione dell'impulso del seme e alla formazione di un intenso, isolato, impulso sottociclo. Impulsi di semi di terahertz e fasci di elettroni prontamente disponibili da acceleratori laser-plasma potrebbero generare impulsi sub-ciclo nel medio infrarosso con energie a livello di millijoule, che sono altamente desiderabili come sonde di materia ma non è possibile produrre con sorgenti convenzionali.