„Einsteinovo létající zrcadlo“ otevírá cestu k přeměně světla na hmotu a jaderné fúzi

Tým vědců z Oxfordské univerzity a Queen's University Belfast ve Spojeném království demonstroval novou metodu, jak generovat extrémně intenzivní světelné paprsky.

Tým vědců z Oxfordské univerzity a Queen's University Belfast ve Spojeném království demonstroval novou metodu, jak generovat extrémně intenzivní světelné paprsky. Využili k tomu nelineární optickou techniku nazvanou relativistická harmonická generace, která otevírá cestu k dosažení intenzit elektromagnetického pole dosud nemyslitelných i v laboratorních podmínkách.

Tento průlom je inspirován konceptem „Einsteinova létajícího zrcadla“. Vědci pod vedením profesora Petera Norreyse z Oxfordské univerzity použili laser Gemini k vytvoření koherentních fotonů v extrémním ultrafialovém (XUV) a rentgenovém spektru. Při experimentu vystřelili vysokofrekvenční, ultrakrátké laserové pulzy na pevný skleněný terč. Tím vzniklo plazma, které se chová jako oscilující zrcadlo. Následné laserové pulzy dopadající na toto plazma jsou pak jako dopad na zrcadlo pohybující se směrem k vám rychlostí blízkou rychlosti světla.

Tento jev stlačuje světlo odražené od plazmatu, čímž výrazně zvyšuje jeho intenzitu. Ve spolupráci s výzkumníky z Queen's University tým soustředil toto světlo do malé oblasti o šířce pouhých několika nanometrů, což je proces nazývaný koherentní harmonické zaostření. Ačkoli intenzitu nebylo možné přímo změřit, teoretické odhady naznačují, že tým mohl zvýšit intenzitu laseru až na 10^23 W na cm2, což je o více než tři řády jasnější než předchozí měření.

Tato experimentální demonstrace představuje realistickou cestu k vytvoření extrémního elektromagnetického pole pro laboratorní studie. Vědci jsou přesvědčeni, že jejich přístup může překročit Schwingerův limit (více než 10^16 V na cm nebo 10^29 W na cm2), což by umožnilo optické studium kvantového vakua. Teorie kvantové elektrodynamiky (QED) totiž naznačuje, že při extrémně vysokých intenzitách se světlo může ve vakuu přeměnit na hmotu, což by tato technologie mohla pomoci ověřit.

Kromě základního výzkumu by tato technologie mohla najít uplatnění v ultrarychlém zobrazování fyzikálních a biologických systémů, fotolitografii a vědě o jaderné fúzi. Tým nyní analyzuje data z navazujících experimentů a plánuje další kroky, včetně publikace výsledků o novém harmonickém paprsku a aktivní kontroly koherentního harmonického zaostření a přímého měření jeho intenzity.