Het onderwerp van de Nobelprijs voor natuurkunde 2018, chirped-pulsversterking is een techniek die de sterkte van laserpulsen in veel van de krachtigste onderzoekslasers van vandaag verhoogt. Aangezien laserfaciliteiten van de volgende generatie het straalvermogen tot 10 petawatt willen opdrijven, natuurkundigen verwachten een nieuw tijdperk voor het bestuderen van plasma's, wiens gedrag wordt beïnvloed door kenmerken die typisch zijn voor zwarte gaten en de wind van pulsars.

Onderzoekers hebben een studie uitgebracht waarin wordt nagegaan welke aankomende krachtige lasercapaciteiten ons kunnen leren over relativistische plasma's die worden onderworpen aan sterke-veld-kwantumelektrodynamica (QED) -processen. In aanvulling, de voorgestelde nieuwe onderzoeksontwerpen om deze nieuwe fenomenen verder te onderzoeken.

verschijnen in Fysica van plasma's , het artikel introduceert de fysica van relativistisch plasma in superkritische velden, bespreekt de huidige stand van zaken en geeft een overzicht van recente ontwikkelingen. Het belicht ook open vragen en onderwerpen die de komende jaren waarschijnlijk de aandacht zullen domineren van mensen die in het veld werken.

Strong-field QED is een minder bestudeerde hoek van het standaardmodel van deeltjesfysica dat niet is onderzocht in grote botsinstallaties, zoals SLAC National Accelerator Laboratory of CERN, de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek, vanwege het ontbreken van sterke elektromagnetische velden in versnellerinstellingen. Met lasers met hoge intensiteit, onderzoekers kunnen sterke velden gebruiken, die zijn waargenomen bij verschijnselen zoals gammastraling en de productie van elektronen-positronenparen.

De groep onderzoekt hoe de bevindingen mogelijk kunnen leiden tot vooruitgang in studies van fundamentele fysica en in de ontwikkeling van hoogenergetische ionen, elektron, positronen en fotonenbronnen. Dergelijke bevindingen zouden cruciaal zijn voor het uitbreiden van de vele soorten scantechnologie die tegenwoordig aanwezig zijn, variërend van materiaalwetenschappelijke studies tot medische radiotherapie tot radiografie van de volgende generatie voor binnenlandse veiligheid en industrie.

De QED-processen zullen resulteren in dramatisch nieuwe plasmafysica-fenomenen, zoals het genereren van dicht elektron-positron-paarplasma uit bijna vacuüm, volledige absorptie van laserenergie door QED-processen, of het stoppen van een ultrarelativistische elektronenstraal, die een centimeter lood door een haarbreedte van laserlicht zou kunnen doordringen.

"Wat voor soort nieuwe technologie deze nieuwe plasmafysica-fenomenen zouden kunnen vertalen, is grotendeels onbekend, vooral omdat het gebied van QED-plasma's zelf een soort onbekend terrein is in de natuurkunde, " auteur Peng Zhang zei. "In het huidige stadium, zelfs voldoende theoretisch begrip ontbreekt aanzienlijk."

De groep hoopt dat het artikel zal helpen de aandacht van meer onderzoekers te vestigen op de opwindende nieuwe velden van QED-plasma's.