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  • 实现10的23次方瓦功率,探索量子电动力学现象,或许不再遥远

    在一项登上《应用物理快报》期刊上封面的新研究成果论文中,一个国际研究小组展示了一种提高激光强度的创新技术。这种基于光脉冲压缩的方法,将有可能达到一种以前从未探索过的新物理学阈值:量子电动力学现象。国家研究科学研究院(INRS)的让-克洛德·基弗(Jean-Claude Kieffer)、俄罗斯科学院应用物理研究所的E·A·哈扎诺夫(E.A.Khazanov)和法国理工学院荣休教授

    实现10的23次方瓦功率,探索量子电动力学现象,或许不再遥远

    以及获得诺贝尔物理学奖的热拉尔·穆鲁(Gérard Mourou)选择了另一个方向,实现约10^23瓦(W)的功率,而且是在没有增加激光能量的情况下实现,而是将脉冲持续时间减少到只有几飞秒。这将使系统保持在合理的规模内,并将成本保持在较低水平。为了产生尽可能短的脉冲,研究人员正在利用非线性光学效应,研究的合著者让-克洛德·基弗在《应用物理快报》期刊上解释道:

    实现10的23次方瓦功率,探索量子电动力学现象,或许不再遥远

    激光束穿过一块非常薄且完全均匀的玻璃板,这种固体介质中波的特殊行为拓宽了光谱,当它在板的出口处被重新压缩时,可以产生更短的光脉冲。安装在加拿大国立科学研究院的高级激光光源(ALLS)设施中,研究人员将能量限制在10飞秒脉冲的3焦耳或300太瓦(10^12W)。计划在5飞秒内以13焦耳的能量重复实验或强度为3拍瓦(10^15W)。

    实现10的23次方瓦功率,探索量子电动力学现象,或许不再遥远

    这是世界上首批使用具有如此短脉冲激光器能达到这种功率水平的之一,如果我们实现了非常短的脉冲,就会进入相对论问题,这是一个非常有趣的方向,有可能将科学界带入新的地平线,量子电动力学现象。而且这是一件非常好的作品,巩固了这项技术的最大潜力。通过扩展薄膜压缩的概念,利用1 mm厚的硅片和总反常色散为−50fs^2的啁啾反射镜:实验证明了从24fs到13fs亚拍瓦激光脉冲的非线性后压缩。

    实现10的23次方瓦功率,探索量子电动力学现象,或许不再遥远

    测量是用特殊设计的无色散真空频率分辨光学门实现,该门基于粘合在1 μmm熔融石英衬底上的10β-BaBO3晶体中测试脉冲的二次谐波产生。所使用的压缩方案是在与高功率靶上实验实现兼容的几何结构中实现。根据第20-21-00123号研究项目,这项研究得到了俄罗斯联邦科学和高等教育部、俄罗斯联邦科学研究与研究中心和俄罗斯国家原子能公司、加拿大创新基金会、加拿大自然科学与工程理事会以及魁北克科学与创新部的支持。

    实现10的23次方瓦功率,探索量子电动力学现象,或许不再遥远

    博科园|研究/来自:加拿大国立科学研究院

    参考期刊《应用物理快报》

    DOI: 10.1063/5.0008544

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