Томские ученые приблизились к тому, чтобы «вскипятить» вакуум лазером

Группа ученых из томского Института сильноточной электроники СО РАН в сотрудничестве с Физическим Институтом им. П. Н. Лебедева РАН создала лазер с пиковой мощностью до 40 ТВт, сообщило 4 февраля издание «Наука в Сибири».

Уникальность российской разработки заключается в том, что для усиления стартового импульса использовалась газовая среда. Усиливающий излучение XeF возникал в смеси XeF2 и азота после облучения ее электронами с высокой энергией. Такое оригинальное решение оказалось гораздо экономичнее и дешевле в эксплуатации, чем обычная схема, в которой усиление происходит в твердых телах.

Следует пояснить также, что в современных лабораториях для получения сверхмощного импульса не идут по пути увеличения мощности излучения, что кажется очевидным, но наталкивается на очень большие технические трудности. Вместо этого используют импульсы небольшой энергии, но их сжимают по длине, в результате чего импульсы становятся сверхкороткими, их длительность измеряется фемтосекундами.

А, как мы помним из школьного курса физики, мощность определяется делением энергии на время, в течение которого эта энергия выделяется. В новой лазерной системе рекордная мощность достигалась при энергии импульса всего 1,2 Дж, но он был сжат до 30 фемтосекунд, что в результате и дало примерно 40 ТВт мощности.

Отметим, что импульсы длительностью в несколько фемтосекунд дают возможность исследовать уже движение не атомов внутри молекулы, а электронов внутри молекулы, т. к. за фемтосекунды ядра атомов не успевают переместиться на значимое расстояние и их можно считать неподвижными.

Мировой рекорд по мощности импульса на данный момент составляет более 100 ТВт и получен в США. Но томские ученые считают, что им есть, чем ответить. Кстати, мощности в 100 ТВт уже может хватить для рождения из вакуума пары частица/античастица (так называемое «кипение» вакуума), что даст возможность исследовать свойства вакуума.