Interacties tussen intense laserpulsen en plasmaspiegels zijn de focus geweest van verschillende recente natuurkundige onderzoeken vanwege de interessante effecten die ze produceren. Experimenten hebben aangetoond dat deze interacties een niet-lineair fysiek proces kunnen genereren dat bekend staat als harmonischen van hoge orde, gekenmerkt door de emissie van extreme ultraviolette straling (XUV) en korte flitsen van laserlicht (d.w.z. attosecondepulsen).

Onderzoekers van The Extreme Light Infrastructure ERIC in Tsjechië en de Universiteit van Osaka in Japan hebben onlangs een verrassende overgang ontdekt die plaatsvindt tijdens interacties tussen intense laserpulsen en plasmaspiegels. Deze overgang, gekenmerkt door een abnormale emissie van coherente XUV-straling, werd uiteengezet in een artikel gepubliceerd in Physical Review Letters .

"Relativistische oscillerende spiegels zijn een fascinerend concept met een groot potentieel voor intense attosecondepulsen en heldere XUV-generatie", vertelde Marcel Lamač, een van de onderzoekers die het onderzoek uitvoerde, aan Phys.org.

"We waren een aantal van de aannames uit eerdere werken opnieuw aan het onderzoeken en ontdekten dat sterke zelfmodulatie kan optreden tijdens de intense laser-spiegelinteractie, waardoor de eigenschappen van aan het oppervlak uitgezonden extreme ultraviolette (XUV) straling veranderen, die zich vervolgens op abnormale wijze langs de oppervlakte kan voortplanten. oppervlak."

De interessante ontdekking van Lamač en zijn collega's werd gedaan terwijl ze voorspellingen van eerder werk in het veld aan het testen waren. Het team voerde verschillende numerieke, multidimensionale deeltjes-in-cel-simulaties uit met extreem hoge resoluties, met als doel een beter begrip te krijgen van de wisselwerking tussen elektronen en ionen tijdens de interactie van plasma's met vaste dichtheid en intense lasers.

"Een van de meest directe gevolgen van ons werk is dat er grote zorg moet worden besteed aan de doelselectie en pre-plasmacontrole om spatiotemporeel coherentieverlies in de gereflecteerde hoge harmonischen te voorkomen," zei Lamač.

"Aangezien we hebben ontdekt dat de relativistische instabiliteit-gemoduleerde emissie efficiënter kan zijn dan de gereflecteerde hoge harmonischen in het XUV-bereik, kan deze emissie ook worden beschouwd als een potentieel zeer efficiënte XUV-bron, die een nauwkeurige controle van de experimentele omstandigheden zou vereisen om hoge opbrengst aan XUV-emissie bereiken."

De emissie van XUV-straling die Lamač en zijn collega's in hun simulaties hebben waargenomen, heeft een unieke en interessante eigenschap. Concreet ontdekten de onderzoekers dat deze coherente straling zich parallel voortplant aan het oppervlak van de plasmaspiegel. Verdere berekeningen brachten deze abnormale emissie in verband met lasergestuurde oscillaties van relativistische elektronen-nanobundels die voortkomen uit de instabiliteit van het plasmaoppervlak.

"Wij geloven dat er een interessant potentieel schuilt in het potentieel beheersen van deze zelfmodulatie van de spiegel, waarbij verbeterde coherentie zou kunnen worden bereikt voor meer smalbandige coherente XUV-generatie in de beginfase van de oppervlakte-instabiliteit", voegde Lamač eraan toe.

Dit recente werk van Lamač en zijn medewerkers heeft nieuw inzicht opgeleverd in de fysieke processen die voortkomen uit de interactie tussen intense laserpulsen en plasmaspiegels. De resultaten van de simulaties van de onderzoekers zouden binnenkort de weg kunnen vrijmaken voor meer onderzoeken naar de afwijkende emissie die ze hebben waargenomen, wat mogelijk tot nieuwe interessante ontdekkingen kan leiden.

Meer informatie: M. Lamač et al, afwijkende relativistische emissie van zelfgemoduleerde plasmaspiegels, fysieke recensiebrieven (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.205001

Journaalinformatie: Fysieke beoordelingsbrieven

© 2023 Science X Netwerk