Zbudowano laser jasny jak miliard Słońc

W Extreme Light Laboratory na University of Nebraska przeprowadzono właśnie niesamowity eksperyment z udziałem lasera o nazwie Diokles, z którego wyemitowane światło było miliard razy jaśniejsze od Słońca.

Było to najjaśniejsze światło stworzone ludzką ręką. Naukowcy mogli dzięki temu obserwować w niedostępnych dotychczas szczegółach interakcje zachodzące pomiędzy światłem a materią.

Światło Dioklesa trafiło w elektrony zawieszone w helu, a uczeni mierzyli, w jaki sposób fotony rozpraszają się na pojedynczym elektronie. Takie zjawisko zachodzi bardzo rzadko, bo nawet raz na kilka miesięcy. Dlatego naukowcy postanowili stworzyć sztuczne warunki do przeprowadzania częstszych zjawisk.

Eksperymenty zaowocowały jednoczesnym rozproszeniem niemal 1000 fotonów. Niezwykle intensywne światło generowane przez laser Diokles powoduje, że zarówno fotony, jak i elektrony, zachowują się odmiennie niż zazwyczaj. Elektron pod wpływem bardzo intensywnego światła przestaje poruszać się w górę i w dół, a zaczyna zakreślać ósemki. Elektron emituje też swój własny foton.

Tymczasem elektron oświetlany przez laser Dioklesa emituje foton, który absorbuje energię wszystkich rozproszonych fotonów, przez co zyskuje energię i długość fali właściwe dla promieni rentgenowskich. W taki sposób uzyskane promieniowanie X można wykorzystać do tworzenia trójwymiarowych obrazów w nanoskali, zmniejszając ilość promieniowania potrzebną do uzyskania takich obrazów.

Zmiany w ruchu elektronu pod wpływem bardzo intensywnego światła. Fot. Donald Umstadter/Wenchao Yan.

Oznacza to, że naukowcy z Nebraski są na dobrej drodze do okiełznania technologii, dzięki której diagnostyka medyczna będzie nie tylko o wiele bezpieczniejsza dla ludzi, ale również umożliwi jeszcze precyzyjniejsze wykrywanie miniaturowych guzów nowotworowych czy uszkodzeń tkanek.

Szczegóły materiałów będzie można obrazować na poziomie molekularnym, co znajdzie zastosowanie w rozwoju technologii półprzewodnikowych, a dalej posłuży lepszemu skanowaniu ludzi i bagaży np. na lotniskach czy przejściach granicznych.

Naukowcy cieszą się też, że dzięki tak potężnemu laserowi mogą weryfikować w warunkach laboratoryjnych związki pomiędzy jasnością lasera a właściwościami rozproszonego światła. Od wielu lat istnieje wiele teorii, których nigdy nie sprawdzano w laboratorium, teraz specjaliści z Extreme Light Laboratory potwierdzili niektóre z nich.

Źródło:  / Fot. Donald Umstadter/Wenchao Yan/Pixabay