L'interazione tra laser e materia è in prima linea in nuove indagini sulla fisica fondamentale, oltre a costituire un potenziale fondamento per nuove innovazioni tecnologiche. Una delle iniziative che guidano questa indagine è il progetto Extreme Light Infrastructure Nuclear Physics (ELI-NP). Qui il sistema laser ad alta potenza (HPLS) del progetto, il laser più potente al mondo, è solo uno degli strumenti che guidano l'accelerazione degli elettroni con i laser, Accelerazione laser diretta (DLA). In un nuovo articolo pubblicato su EPJ D , Etele Molnar, ELI-NP, Bucarest, e i coautori studiano e riesaminano le caratteristiche dell'accelerazione degli elettroni nel vuoto causata dagli impulsi laser a più alta potenza ottenibili oggi alla ricerca della chiave per il massimo guadagno netto di energia.

In particolare, gli autori calcolano i valori ottimali del raggio laser necessari per ottenere la massima energia degli elettroni per diversi livelli di potenza laser. Osservano che la messa a punto di alcuni aspetti di un laser come la sua cintura del raggio, il punto in cui un raggio laser ha il raggio minimo, può aumentare favorevolmente l'accelerazione massima degli elettroni nel vuoto sia per i laser a polarizzazione lineare che circolare.

Come ci si può aspettare, Molnar e colleghi trovano che l'energia netta degli elettroni, e quindi la loro accelerazione, viene sollevato con una maggiore potenza del laser per i raggi con una vita ottimale del raggio. L'articolo descrive un guadagno medio di energia negli elettroni di pochi MeV in interazioni a pieno impulso, in cui gli elettroni a più alta energia possiedono è di circa 160 MeV. In altri casi, come le interazioni a mezzo impulso, però, gli autori affermano che questi guadagni di energia sono quasi un ordine di grandezza maggiori, arrivando fino a 1 GeV.

In termini di ricerca futura, il documento propone altre possibili direzioni. Per esempio, i ricercatori suggeriscono che uno studio incentrato sull'accelerazione laser diretta con modalità gaussiane Laguerre più elevate (profili del raggio circolarmente simmetrici o laser con cavità cilindricamente simmetriche) dovrebbe seguire l'articolo corrente.