Le interazioni tra intensi impulsi laser e specchi al plasma sono state al centro di numerosi recenti studi di fisica a causa degli interessanti effetti che producono. Gli esperimenti hanno rivelato che queste interazioni possono generare un processo fisico non lineare noto come armoniche di ordine elevato, caratterizzato dall'emissione di radiazioni ultraviolette estreme (XUV) e brevi lampi di luce laser (cioè impulsi ad attosecondi).
I ricercatori dell’ERIC Extreme Light Infrastructure in Repubblica ceca e dell’Università di Osaka in Giappone hanno recentemente scoperto una transizione sorprendente che avviene durante le interazioni tra intensi impulsi laser e specchi al plasma. Questa transizione, contrassegnata da un'emissione anomala di radiazione XUV coerente, è stata delineata in un articolo pubblicato su Physical Review Letters .
"Gli specchi oscillanti relativistici sono un concetto affascinante con un grande potenziale per un intenso impulso ad attosecondi e una generazione XUV brillante", ha detto a Phys.org Marcel Lamač, uno dei ricercatori che hanno condotto lo studio.
"Stavamo riesaminando alcune delle ipotesi sostenute in lavori precedenti e abbiamo scoperto che può verificarsi una forte automodulazione durante l'intensa interazione laser-specchio, modificando le proprietà della radiazione ultravioletta estrema (XUV) emessa dalla superficie, che può quindi propagarsi in modo anomalo lungo il superficie."
L'interessante scoperta di Lamač e dei suoi colleghi è stata fatta mentre stavano testando le previsioni del lavoro precedente sul campo. Il team ha effettuato varie simulazioni numeriche e multidimensionali di particelle in cellula a risoluzioni estremamente elevate, con l'obiettivo di comprendere meglio l'interazione tra elettroni e ioni durante l'interazione di plasma a densità solida con laser intensi.
"Una delle conseguenze più immediate del nostro lavoro è che è necessario prestare molta attenzione nella selezione del bersaglio e nel controllo del pre-plasma per prevenire la perdita di coerenza spaziotemporale nelle armoniche alte riflesse", ha affermato Lamač.
"Poiché abbiamo scoperto che l'emissione modulata dall'instabilità relativistica può essere più efficiente delle armoniche alte riflesse nella gamma XUV, questa emissione può anche essere considerata come una sorgente XUV potenzialmente altamente efficiente, che richiederebbe un controllo altrettanto preciso delle condizioni sperimentali per ottenere un alto rendimento di emissione XUV."
L’emissione di radiazione XUV che Lamač e i suoi colleghi hanno osservato nelle loro simulazioni ha una proprietà unica e interessante. Nello specifico, i ricercatori hanno scoperto che questa radiazione coerente si propaga parallelamente alla superficie dello specchio del plasma. Ulteriori calcoli hanno collegato questa emissione anomala alle oscillazioni guidate dal laser di nanograppoli di elettroni relativistici originati dall'instabilità della superficie del plasma.
"Crediamo che ci sia un potenziale interessante nel controllo potenziale di questa automodulazione dello specchio, dove si potrebbe ottenere una maggiore coerenza per una generazione XUV coerente a banda stretta nelle fasi iniziali dell'instabilità superficiale", ha aggiunto Lamač.
Questo recente lavoro di Lamač e dei suoi collaboratori ha raccolto nuove informazioni sui processi fisici derivanti dall'interazione tra intensi impulsi laser e specchi di plasma. I risultati delle simulazioni dei ricercatori potrebbero presto aprire la strada a ulteriori studi che esplorano l'emissione anomala osservata, portando potenzialmente a nuove interessanti scoperte.
Ulteriori informazioni: M. Lamač et al, Emissione relativistica anomala da specchi al plasma automodulati, Lettere di revisione fisica (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.205001
Informazioni sul giornale: Lettere di revisione fisica
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