Группа исследователей из Оксфордского университета и Университета Квинс продемонстрировала новый способ генерации сверхмощных световых импульсов, интенсивность которых может приближаться к значениям, необходимым для изучения квантового вакуума.
Эксперимент основан на нелинейной оптической технологии, известной как релятивистская генерация гармоник. Для этого ученые использовали лазер Gemini, направляя сверхкороткие импульсы на стеклянную мишень. В результате возникала плазма, работающая как так называемое «летающее зеркало Эйнштейна» — поверхность, движущаяся почти со скоростью света навстречу лазерному импульсу.
Такой эффект позволяет резко сжимать отраженный свет и многократно увеличивать его интенсивность. После дополнительной фокусировки исследователи получили чрезвычайно яркий рентгеновский и ультрафиолетовый пучок, который, по расчетам, достиг интенсивности около 10²³ Вт на квадратный сантиметр — это более чем в тысячу раз выше предыдущих экспериментальных результатов.
Подобные мощности особенно интересны физикам из-за предсказаний квантовой электродинамики. Теория допускает, что при экстремальной интенсивности света вакуум может начать порождать частицы материи. До сих пор проблема заключалась в том, что существующие лазеры были слишком слабыми для проверки подобных эффектов.
Авторы работы считают, что их подход в будущем может приблизить ученых к преодолению предела Швингера — теоретического уровня электромагнитного поля, при котором квантовый вакуум становится нестабильным. Помимо фундаментальной физики, технология может найти применение в сверхбыстрой визуализации, фотолитографии и исследованиях ядерного синтеза.
Сейчас команда продолжает анализировать результаты экспериментов и готовит новые исследования, связанные с управлением экстремально сфокусированными световыми пучками.
