Ερευνητές στο εργαστήριο SZTE NLTL του Πανεπιστημίου του Szeged και στις εγκαταστάσεις του ELI ALPS ανακάλυψαν ότι η κατάλληλη αναδιάταξη των συχνοτήτων σε έναν παλμό λέιζερ μπορεί να αλλάξει τη χρονική του δομή και να ενισχύσει σημαντικά την επιτάχυνση ιόντων. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Communications Physics, ανατρέπει την παραδοσιακή πεποίθηση ότι η μέγιστη ισχύς απαιτεί πάντα τον συντομότερο δυνατό παλμό.
Η σημασία της χρονικής δομής του παλμού
Σύμφωνα με τον Károly Osvay, επικεφαλής του εργαστηρίου, η αλλαγή της φάσης του φάσματος επιτρέπει στα συστατικά του παλμού να φτάνουν στον στόχο με συγκεκριμένη χρονική αλληλουχία. Αυτή η «γλυπτική» του παλμού επηρεάζει άμεσα την αποδοτικότητα της επιτάχυνσης:
Επιλογή σωματιδίων: Η σειρά των συχνοτήτων καθορίζει ποια σωματίδια (π.χ. πρωτόνια ή δευτερόνια) επιταχύνονται καλύτερα.
Κατεύθυνση: Επηρεάζεται η αναλογία των σωματιδίων που επιταχύνονται προς τα εμπρός ή προς τα πίσω.
Βελτιστοποίηση ενέργειας: Αντί για τον συντομότερο παλμό, η μέγιστη κινητική ενέργεια επιτυγχάνεται με έναν παλμό που έχει το κατάλληλο σχήμα για τον συγκεκριμένο στόχο.
Εφαρμογές και μελλοντική ανάπτυξη
Η ομάδα χρησιμοποίησε τη γραμμή δέσμης LEIA για τα πειράματά της, εξετάζοντας στόχους από λεπτά διαφανή φιλμ και υγρά φύλλα. Ο απώτερος στόχος είναι η δημιουργία εξειδικευμένων συστημάτων λέιζερ:
«Θα αναπτύξουμε ένα λέιζερ που θα επιταχύνει φορτισμένα σωματίδια με την υψηλότερη δυνατή απόδοση, προσφέροντας οικονομικά αποδοτικές λύσεις για την ιατρική, τη μικροηλεκτρονική και τη βιομηχανία ενέργειας», εξήγησε ο Osvay.
Οφέλη για την επιστημονική κοινότητα
Η ανακάλυψη αυτή αναμένεται να μεγιστοποιήσει την ενέργεια των ιόντων σε εγκαταστάσεις όπως το ELI Beamlines στην Τσεχία και το ELI Nuclear Physics στη Ρουμανία. Οι χρήστες της δέσμης LEIA θα μπορούν πλέον να επωφεληθούν από αυξημένη απόδοση νετρονίων μέσω αυτής της διαδικασίας βελτιστοποίησης.
Περισσότερες πληροφορίες: Parvin Varmazyar et al, Διακεκριμένος ρόλος της χρονικής δομής παλμού λέιζερ στην επιτάχυνση του δευτερονίου, Communications Physics (2025). DOI: 10.1038/s42005-025-02271-2
Πληροφορίες περιοδικού: Φυσική Επικοινωνιών
Παρέχεται από την ELI ALPS Szeged
