Interakcje między intensywnymi impulsami laserowymi a zwierciadłami plazmowymi były przedmiotem kilku ostatnich badań fizycznych ze względu na interesujące efekty, jakie wytwarzają. Eksperymenty wykazały, że te interakcje mogą generować nieliniowy proces fizyczny znany jako harmoniczne wysokiego rzędu, charakteryzujący się emisją ekstremalnego promieniowania ultrafioletowego (XUV) i krótkimi błyskami światła lasera (tj. impulsami attosekundowymi).

Naukowcy z Extreme Light Infrastructure ERIC w Czechach i Uniwersytetu w Osace w Japonii odkryli niedawno zaskakujące przejście, które ma miejsce podczas interakcji pomiędzy intensywnymi impulsami laserowymi a zwierciadłami plazmowymi. Przejście to, charakteryzujące się anomalną emisją spójnego promieniowania XUV, zostało opisane w artykule opublikowanym w Listy z przeglądu fizycznego.

„Relatywistyczne zwierciadła oscylacyjne to fascynująca koncepcja o ogromnym potencjale w zakresie intensywnych impulsów attosekundowych i generowania jasnych XUV” – powiedział Phys.org Marcel Lamač, jeden z badaczy prowadzący badanie.

„Ponownie zbadaliśmy niektóre założenia przyjęte w poprzednich pracach i odkryliśmy, że podczas intensywnej interakcji laser-lustro może wystąpić silna samomodulacja, zmieniając właściwości emitowanego powierzchniowo promieniowania ekstremalnego ultrafioletu (XUV), które może następnie rozprzestrzeniać się anomalnie wzdłuż powierzchnia.”

Ciekawego odkrycia Lamača i jego współpracowników dokonano podczas testowania przewidywań wcześniejszych prac w terenie. Zespół przeprowadził różne numeryczne, wielowymiarowe symulacje cząstek w komórce w niezwykle wysokich rozdzielczościach, aby lepiej zrozumieć wzajemne oddziaływanie między elektronami i jonami podczas interakcji plazmy o stałej gęstości z intensywnymi laserami.

„Jedną z najbardziej bezpośrednich konsekwencji naszej pracy jest to, że należy zachować szczególną ostrożność przy wyborze celu i kontroli przed plazmą, aby zapobiec utracie spójności czasoprzestrzennej w odbitych wysokich harmonicznych” – powiedział Lamač.

„Ponieważ odkryliśmy, że relatywistyczna emisja modulowana niestabilnością może być bardziej wydajna niż odbite wysokie harmoniczne w zakresie XUV, tę emisję można również uznać za potencjalnie wysoce wydajne źródło XUV, które wymagałoby równie precyzyjnej kontroli warunków eksperymentalnych, aby osiągnąć wysoką wydajność emisji XUV.”

Emisja promieniowania XUV, którą Lamač i jego współpracownicy zaobserwowali w swoich symulacjach, ma unikalną i interesującą właściwość. W szczególności naukowcy odkryli, że to spójne promieniowanie rozchodzi się równolegle do powierzchni lustra plazmowego. Dalsze obliczenia powiązały tę anomalną emisję z napędzanymi laserem oscylacjami relatywistycznych nanorurek elektronów, wynikającymi z niestabilności powierzchni plazmy.

„Uważamy, że istnieje interesujący potencjał potencjalnego kontrolowania tej samomodulacji lustra, w przypadku którego można uzyskać lepszą spójność w celu uzyskania bardziej wąskopasmowego spójnego generowania XUV w początkowych stadiach niestabilności powierzchni” – dodał Lamač.

Ta niedawna praca Lamača i jego współpracowników pozwoliła uzyskać nowy wgląd w procesy fizyczne powstające w wyniku interakcji pomiędzy intensywnymi impulsami laserowymi i zwierciadłami plazmowymi. Wyniki symulacji badaczy mogą wkrótce utorować drogę do dalszych badań nad zaobserwowaną przez nich anomalną emisją, potencjalnie prowadząc do nowych interesujących odkryć.