十倍于此前紀(jì)錄！激光脈沖強(qiáng)度創(chuàng)新高，可幫助科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室研究天體物理現(xiàn)象

據(jù)最新一期開(kāi)放獲取期刊《光學(xué)》報(bào)道，韓國(guó)研究人員使用皮瓦激光，獲得了迄今最強(qiáng)激光脈沖——強(qiáng)度高達(dá)1023瓦/平方厘米，是此前紀(jì)錄的10倍。這些高強(qiáng)度激光脈沖將幫助科學(xué)家能以前所未有的方式探索極端條件下的物理現(xiàn)象、光與物質(zhì)之間復(fù)雜的相互作用，以及在實(shí)驗(yàn)室研究天體物理現(xiàn)象等。

這項(xiàng)研究由韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究所相對(duì)論激光科學(xué)中心(CoReLS)完成。多年來(lái)，CoReLS一直致力于提高激光脈沖的強(qiáng)度。一般而言，要獲得如此高強(qiáng)度的激光脈沖，需要輸出功率極高的激光，并將激光聚焦到盡可能小的光斑上。

超高強(qiáng)度激光是許多科學(xué)領(lǐng)域的重要研究工具，包括探索極端條件下發(fā)生的新物理現(xiàn)象。2004年，美國(guó)密歇根大學(xué)科學(xué)家展示了強(qiáng)度為1022瓦/平方厘米的激光脈沖，創(chuàng)下了當(dāng)時(shí)的世界紀(jì)錄。

在本研究中，研究人員使用名為離軸拋物面鏡的聚焦光學(xué)器件，將28厘米的激光束聚焦到僅1.1微米寬的光斑上，使激光強(qiáng)度達(dá)到1023瓦/平方厘米。CoReLS主任南昌熙(音譯)稱(chēng)，新的激光強(qiáng)度相當(dāng)于將從太陽(yáng)到地球的所有光聚焦到10微米的光斑上。

研究人員表示，這種強(qiáng)大的激光脈沖可在多個(gè)領(lǐng)域“大顯身手”。首先，他們計(jì)劃用其研究與高能量宇宙射線(能量高達(dá)1萬(wàn)億電子伏特)相關(guān)的現(xiàn)象。盡管科學(xué)家知道這些射線來(lái)自太陽(yáng)系之外某處，但其如何產(chǎn)生以及如何形成一直是未解之謎。目前，他們正利用這些高強(qiáng)度脈沖制造能量超過(guò)1吉(109)電子伏特的電子，以揭示這一謎團(tuán)。

此外，他們還將利用這種超高強(qiáng)度激光產(chǎn)生的輻射壓力加速質(zhì)子，了解這一過(guò)程有助于開(kāi)發(fā)出治療癌癥的新型激光質(zhì)子源。目前放射治療中使用的放射源由加速器產(chǎn)生，需要一塊巨大的防輻射屏障，而激光驅(qū)動(dòng)質(zhì)子源不需要，有望降低系統(tǒng)成本。

接下來(lái)，研究人員計(jì)劃在不顯著增加激光系統(tǒng)尺寸的情況下，進(jìn)一步提高激光的強(qiáng)度。隨著一些高能激光器不斷投入使用，以及一些更高能量的設(shè)施正在規(guī)劃建設(shè)，高強(qiáng)度物理學(xué)將取得巨大進(jìn)展。