北京
來源：科技日報
英國牛津大學領導的國際研究團隊首次找到一種切實可行的方法，可大幅提升高功率激光的光強，為在實驗室造出更強光源提供了新路徑。相關成果發表于最近出版的《自然》雜志。
相干諧波聚焦（CHF）的產生示意圖。激光被聚焦到靶材上，反射形成的紫色光束在空間中進一步匯聚，形成強度極高的相干諧波聚焦，可在極端條件下觸發由光產生物質的過程。圖像由實驗拍攝結果與藝術示意合成。圖片來源：《自然》雜志
研究團隊利用英國中央激光設施（CLF）的Gemini激光系統，將強激光照射到等離子體中，創造出一種類似“高速運動鏡子”的效應：當強激光照射到等離子體時，這些帶電粒子在極端條件下會表現得像一面以接近光速運動的反射面。激光在其表面反射后，波長被壓縮、頻率升高，從而獲得更高能量。這一過程類似于高速駛來的聲源會使聲調升高，但由于“鏡子”運動速度極高，需要用相對論加以描述，因此被稱為“相對論諧波產生”。
在此基礎上，團隊進一步提出并驗證了一種“相干諧波聚焦”方法，即將由上述過程產生的多種波長激光在空間中重新匯聚，并同步聚焦到極小區域，從而使不同“顏色”的光疊加，形成極高的能量密度。其效果類似于用放大鏡將陽光聚焦到一點，但在這里，被聚焦的是經過增強的多頻激光，使光強達到前所未有的水平。
這一進展有望使科學家能夠探索物理學中最極端的前沿領域之一，也就是光和物質如何在最基本的層面上相互作用，這可用量子電動力學理論來描述。在這一尺度下，真空不再是“空無一物”，而是充滿可被強光場激發的量子漲落。
數值模擬結果顯示，這一機制可能已經產生了迄今最強的相干光源。如果未來能在更大規模的激光裝置上進一步驗證并拓展，該方法有望實現更高強度的光，為研究極端光—物質相互作用提供全新工具。
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