Науковці досягнули квантових потужностей світла у лабораторних умовах

Дослідники з кількох провідних наукових центрів Франції - LIDYL, CEA, CNRS та Університету Париж-Сакле — розробили новий перспективний метод досягнення безпрецедентно високої інтенсивності світла в лабораторних умовах. Ідея полягає у використанні строго сфокусованих лазерних імпульсів з ефектом Доплера — ефекту посилення світла шляхом руху розсіювальних частинок. Завдяки цьому вчені сподіваються наблизитися до так званої межі Швінгера — критичної напруженості електромагнітного поля, при якій повинні з’явитися нові квантові ефекти в сильних полях.

Нова методика детально описана в статті, опублікованій в авторитетному науковому журналі Physical Review Letters. Якщо її вдасться успішно реалізувати на практиці, вона може відкрити шлях до вивчення раніше недоступних фізичних режимів при екстремальних напруженостях електромагнітного поля. «Наша команда прийшла до цієї ідеї у 2019 році, і з того часу вона активно вивчається у співпраці з Національною лабораторією Лоуренса Берклі», — розповіли автори статті Анрі Вінсенті та Ніл Заїм.

Нещодавно вчені запропонували метод, який потенційно може збільшити інтенсивність лазерних імпульсів на 2−5 порядків. Якщо цей метод виявиться успішним, можна буде досягти напруженості поля 10²⁵−10²⁸ Вольт/см². Це, своєю чергою, дасть можливість експериментально дослідити нову фізику сильних полів.

У свіжому дослідженні науковці представили результати комп’ютерного моделювання, які показали, що їхній метод здатний ініціювати багато явищ. Наприклад, взаємодія посиленого світлового імпульсу з твердотіловою мішенню може призвести до утворення щільних плазмових згустків, що випромінюють інтенсивне гамма-випромінювання і складаються з електрон-позитронних пар.

«Ми очікуємо, що такі експерименти відкриють нові горизонти у фізиці плазми й квантовій електродинаміці», — говорять дослідники. Найближчим часом вчені планують застосувати запропоновану методологію у реальних експериментах на великих лазерних установках по всьому світу. Основним завданням науковці вважатимуть досягнення максимально можливої інтенсивності світлових імпульсів в реальних експериментальних умовах.