La LLNL Jupiter Laser Facility è stata utilizzata per ottenere luce lenta e veloce all'interno di plasmi, dimostrando quindi la capacità di personalizzare l'indice di rifrazione di un sistema laser-plasma. Credito:Lawrence Livermore National Laboratory
Luce lenta e veloce, o grandi cambiamenti nella velocità di gruppo della luce, sono stati osservati in una vasta gamma di supporti ottici, ma il controllo fine sull'indice di rifrazione necessario per indurre un effetto osservabile non è stato raggiunto in un plasma.
In un articolo pubblicato su Lettere di revisione fisica , scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) e del Laboratory for Laser Energetics (LLE), descrivere come un sistema laser-plasma può essere sintonizzato per produrre cambiamenti grandi e misurabili nella velocità di gruppo della luce.
Clement Goyon, autore principale dell'articolo intitolato "Luce lenta e veloce nel plasma utilizzando la miscelazione delle onde ottiche, " ha affermato che il team ha ottenuto sia la luce lenta che quella veloce all'interno dei plasmi, dimostrando quindi la capacità di personalizzare l'indice di rifrazione di un sistema laser-plasma.
"La luce lenta e veloce è la punta dell'iceberg. La comunità ha aumentato la sua comprensione delle proprietà ottiche del plasma non lineare negli ultimi decenni, " ha detto. "Essere in grado di prevedere e utilizzare le proprietà del plasma a nostro vantaggio è fondamentale per gli esperimenti laser ad alta energia nella fisica ad alta densità di energia e nella fusione a confinamento inerziale".
Goyon spiega che il trasferimento di energia del raggio incrociato utilizzato nella National Ignition Facility si basa sulla previsione corretta delle proprietà ottiche non lineari del plasma utilizzando la teoria lineare. Inoltre, sostituzioni a base di plasma per una gamma di componenti ottici standard consentirebbero la manipolazione della luce a fluenze estreme.
Questa immagine mostra lo schema dell'esperimento in cui i fasci della sonda e della pompa interagiscono in un plasma formato dalla pompa. Credito:Lawrence Livermore National Laboratory
L'esperimento è stato condotto presso la Jupiter Laser Facility, dove un fascio di pompa energetica e un fascio di sonda a bassa energia si incrociavano all'interno di un plasma He/H. Sintonizzando la differenza di lunghezza d'onda tra i due raggi, il team è stato in grado di modificare la velocità del gruppo di luce pulsata da 0,995c a 0,12c e -0,34c (c è uguale alla velocità della luce nel vuoto, o circa 300, 000 chilometri al secondo).
Pierre Michel, il cui gruppo ha contribuito a finanziare il progetto, ha affermato che le interazioni laser-plasma sono notoriamente difficili da controllare e prevedere.
"Però, dimostrando la luce lenta e veloce nei plasmi, Sento che abbiamo raggiunto un nuovo trampolino di lancio per le applicazioni dei plasmi come mezzo ottico per laser ad alta potenza, riproducendo uno dei risultati più sconcertanti e delicati della moderna ottica non lineare utilizzando il plasma, " ha detto. "Questo aiuta a far avanzare il caso per l'utilizzo del plasma come mezzo nella progettazione delle future generazioni di laser ad alta potenza".
