Onderzoekers hebben een zeer efficiënte manier ontdekt om fotonenbundels met hoge energie te produceren. De verkregen energie is een miljard keer hoger dan de energie van fotonen in zichtbaar licht. Deze gammastralen met hoge intensiteit overschrijden aanzienlijk alle bekende limieten, en de weg vrijmaken voor nieuwe fundamentele studies.

"Als we de limiet overschrijden van wat momenteel mogelijk is, we kunnen dieper in de basiselementen van de natuur kijken. We kunnen in het diepste deel van de atoomkernen duiken, " zegt Arkadi Gonoskov, onderzoeker bij de afdeling Natuurkunde van de Chalmers University of Technology.

De resultaten zijn onlangs gepubliceerd in het high impact journal Fysieke beoordeling X . De nieuwe methode is het resultaat van een samenwerking tussen Chalmers University of Technology in Zweden, Institute of Applied Physics en Lobachevsky University in Rusland en University of Plymouth in het VK. Natuurkundigen op verschillende gebieden, evenals computerwetenschappers, zijn erin geslaagd om de numerieke modellen en analytische schattingen uit te werken om deze ultrasterke gammastralen op een nieuwe en enigszins onverwachte manier te simuleren.

In normale gevallen, als je een laserpuls op een object schiet, alle deeltjes verstrooien. Maar als het laserlicht intens genoeg is en alle parameters kloppen, de onderzoekers hebben ontdekt dat de deeltjes in plaats daarvan worden opgesloten. Ze vormen een wolk waar deeltjes materie en antimaterie ontstaan ​​en beginnen zich in een heel bijzonder, ongebruikelijke weg.

"De wolk van ingesloten deeltjes zet de laserenergie efficiënt om in cascades van fotonen met hoge energie - een fenomeen dat zeer gelukkig is. Het is verbazingwekkend dat de fotonen uit deze bron zo'n hoge energie kunnen hebben, " zegt Mattias Marklund, professor aan het departement Natuurkunde in Chalmers.

De ontdekking is zeer relevant voor de toekomstige grootschalige laserfaciliteiten die nu in ontwikkeling zijn. De meest intense lichtbronnen op aarde zullen worden geproduceerd in dergelijke onderzoeksfaciliteiten - zo groot als voetbalvelden.

"Ons concept maakt al deel uit van het experimentele programma dat is voorgesteld voor een dergelijke faciliteit:Exawatt Center for Extreme Light Studies in Rusland. We weten nog steeds niet waar deze studies ons zullen leiden, maar we weten dat er nog dingen te ontdekken zijn binnen de kernfysica, bijvoorbeeld nieuwe energiebronnen. Met fundamentele studies, je kunt je ergens op richten en uiteindelijk iets heel anders ontdekken - wat interessanter en belangrijker is, " zegt Arkadi Gonoskov.