Il tema del Premio Nobel 2018 per la fisica, l'amplificazione degli impulsi cinguettati è una tecnica che aumenta la forza degli impulsi laser in molti dei laser di ricerca più potenti di oggi. Poiché le strutture laser di nuova generazione cercano di spingere la potenza del raggio fino a 10 petawatt, i fisici si aspettano una nuova era per lo studio dei plasmi, il cui comportamento è influenzato dalle caratteristiche tipiche dei buchi neri e dai venti delle pulsar.

I ricercatori hanno pubblicato uno studio che fa il punto su quali imminenti capacità laser ad alta potenza sono pronte a insegnarci sui plasmi relativistici sottoposti a processi di elettrodinamica quantistica a campo forte (QED). Inoltre, i nuovi progetti di studio proposti per esplorare ulteriormente questi nuovi fenomeni.

Apparendo in Fisica dei Plasmi , l'articolo introduce la fisica del plasma relativistico nei campi supercritici, discute lo stato attuale del settore e fornisce una panoramica dei recenti sviluppi. Evidenzia anche questioni aperte e argomenti che probabilmente domineranno l'attenzione delle persone che lavoreranno nel campo nei prossimi anni.

La QED a campo forte è un angolo meno studiato del modello standard della fisica delle particelle che non è stato esplorato nelle strutture dei grandi collisori, come SLAC National Accelerator Laboratory o CERN, l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare, a causa della mancanza di forti campi elettromagnetici nelle impostazioni dell'acceleratore. Con laser ad alta intensità, i ricercatori possono utilizzare campi forti, che sono stati osservati in fenomeni come l'emissione di raggi gamma e la produzione di coppie elettrone-positrone.

Il gruppo esplora come i risultati potrebbero potenzialmente portare a progressi negli studi di fisica fondamentale e nello sviluppo di ioni ad alta energia, elettrone, sorgenti di positroni e fotoni. Tali risultati sarebbero cruciali per espandere molti tipi di tecnologia di scansione presenti oggi, che vanno dagli studi di scienza dei materiali alla radioterapia medica alla radiografia di nuova generazione per la sicurezza nazionale e l'industria.

I processi QED si tradurranno in fenomeni di fisica del plasma drammaticamente nuovi, come la generazione di plasma denso di coppie elettrone-positrone dal vuoto vicino, assorbimento completo dell'energia laser mediante processi QED, o l'arresto di un fascio di elettroni ultrarelativistico, che potrebbe penetrare un centimetro di piombo da un'ampiezza di un capello di luce laser.

"Che tipo di nuova tecnologia potrebbero tradurre questi nuovi fenomeni della fisica del plasma è in gran parte sconosciuto, soprattutto perché il campo dei plasmi QED stesso è una sorta di territorio inesplorato in fisica, " ha detto l'autore Peng Zhang. "Allo stadio attuale, anche un'adeguata comprensione teorica è significativamente carente."

Il gruppo spera che il documento contribuirà a portare l'attenzione di più ricercatori sui nuovi entusiasmanti campi dei plasmi QED.