Een onderzoeksteam onder leiding van de Universiteit van Osaka liet zien hoe meerdere overlappende laserstralen elektronen beter kunnen versnellen tot ongelooflijk hoge snelheden. in vergelijking met een enkele laser. Deze methode kan leiden tot krachtigere en efficiëntere generatie van röntgenstralen en ionen voor laboratoriumastrofysica, onderzoek naar kankertherapie, evenals een pad naar gecontroleerde kernfusie.

Fysica met hoge energiedichtheid is een studiegebied dat zich bezighoudt met omstandigheden die veel dichter bij de chaotische momenten direct na de oerknal liggen dan die welke men gewoonlijk op aarde tegenkomt. Echter, in staat zijn om intense lichtstralen te produceren en te beheersen, of zeer snel bewegende elektronen, heeft veel praktische voordelen. Deze omvatten het vermogen om zeer heldere röntgenstralen te maken die nodig zijn voor het visualiseren van ultrasnelle vervorming van materie, of het uitvoeren van experimenten die de kosmologische omstandigheden nabij het oppervlak van een ster nabootsen.

Echter, het is vaak lastig om elektronenstralen efficiënt te blijven versnellen met intense laserstralen vanwege complexe interacties tussen de laser en elektronen. Eerder, zeer dure optica of patronen met patronen waren nodig om laserenergie over te dragen aan de elektronenstraalenergie. In een nieuwe studie, onderzoekers van de universiteit van Osaka lieten zien hoe de laserstraal werd opgesplitst in vier coherente kleinere stralen, straaltjes genoemd, zorgt ervoor dat er meer energie kan worden overgedragen aan elektronen. Dit werd bereikt door specifieke lichtinterferentiepatronen te creëren die de elektronen op het goede spoor houden.

"Net zoals overlappende rimpelingen in een vijver complexe golfstructuren kunnen creëren, we kunnen vier laserstraaltjes gebruiken om de omgeving nauwkeurig te controleren om de elektronen het beste te versnellen, " legt eerste auteur Morace uit. Ze ontdekten dat de gelijktijdige bestraling van meerdere laserstralen op een enkel punt een zeer efficiënte lasergestuurde deeltjesversnelling mogelijk maakt. Het gebruik van lichtinterferentiepatronen in plaats van fysieke doelen zorgt voor betere controle en verhoogde energieoverdracht.

Het team ziet dit als slechts het begin van de nieuwe techniek. "Dit onderzoek laat zien hoe nieuwe, high-performance lasersystemen die gebruikmaken van multi-beam koppeling kunnen worden ontwikkeld, " zegt senior auteur Kodama. "Dit betekent dat de methode binnenkort kan verschijnen in biologieafdelingen of fusiecentrales."