Οι εξαιρετικά σύντομες και έντονες λάμψεις φωτός είναι απαραίτητες για τη μελέτη ατόμων, μορίων και νέων υλικών. Τα λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων παράγουν αυτές τις λάμψεις, όμως ο διαθέσιμος χρόνος στις μεγάλες εγκαταστάσεις είναι περιορισμένος. Ερευνητές από το γερμανικό κέντρο HZDR και το γαλλικό Synchrotron SOLEIL κατάφεραν για πρώτη φορά να λειτουργήσουν ένα λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων πλάσματος με σταθερότητα και επαναληψιμότητα στο λεγόμενο καθεστώς υψηλού κέρδους.
«Σερφάροντας» στο κύμα πλάσματος
Σε ένα συμβατικό σύστημα, οι επιταχυντές ηλεκτρονίων μπορούν να φτάσουν σε μήκος έως και δύο χιλιόμετρα. Στο νέο σύστημα, η απόσταση αυτή μειώνεται κατά περίπου χίλιες φορές. Τα ηλεκτρόνια ουσιαστικά «σερφάρουν» πάνω σε ένα κύμα πλάσματος και αποκτούν την απαιτούμενη ενέργεια μέσα σε μόλις λίγα χιλιοστά, πριν εισέλθουν σε μια συστοιχία μαγνητών που τα αναγκάζει να εκπέμψουν συνεκτικό φως.
Η σταθερότητα είναι το κλειδί
Η επιτυχία της ομάδας βασίστηκε στον ακριβή έλεγχο της αλληλεπίδρασης μεταξύ του ισχυρού λέιζερ DRACO και του πλάσματος. Οι ερευνητές παρήγαγαν υπεριώδεις λάμψεις φωτός στα 272 νανόμετρα με υψηλή ενέργεια παλμού. Το φαινόμενο παρουσίασε την εκθετική αύξηση ισχύος που χαρακτηρίζει τη λειτουργία υψηλού κέρδους, επιτυγχάνοντας ποιότητα φωτός που διατηρείται σταθερή για ώρες.
Επόμενος στόχος η ακτινοβολία EUV
Η παραγωγή υπεριώδους ακτινοβολίας είναι μόνο η αρχή για τους επιστήμονες. Ο επόμενος στόχος είναι η επίτευξη ακραίας υπεριώδους ακτινοβολίας. Αυτού του είδους η ακτινοβολία μπορεί να αξιοποιηθεί, μεταξύ άλλων, για τον πιο αποτελεσματικό έλεγχο ποιότητας σε μικροτσίπ υπολογιστών με νανοδομή. Παρόλο που θα χρειαστούν μερικά χρόνια μέχρι οι συμπαγείς συσκευές να συμπληρώσουν τις μεγάλες εγκαταστάσεις, το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας παραμένει ήδη ιδιαίτερα αυξημένο.