據(jù)最新一期開放獲取期刊《光學》報道，韓國研究人員使用皮瓦激光，獲得了迄今最強激光脈沖——強度高達1023瓦/平方厘米，是此前紀錄的10倍。這些高強度激光脈沖將幫助科學家能以前所未有的方式探索極端條件下的物理現(xiàn)象、光與物質之間復雜的相互作用，以及在實驗室研究天體物理現(xiàn)象等。
這項研究由韓國基礎科學研究所相對論激光科學中心(CoReLS)完成。多年來，CoReLS一直致力于提高激光脈沖的強度。一般而言，要獲得如此高強度的激光脈沖，需要輸出功率極高的激光，并將激光聚焦到盡可能小的光斑上。
超高強度激光是許多科學領域的重要研究工具，包括探索極端條件下發(fā)生的新物理現(xiàn)象。2004年，美國密歇根大學科學家展示了強度為1022瓦/平方厘米的激光脈沖，創(chuàng)下了當時的世界紀錄。
在本研究中，研究人員使用名為離軸拋物面鏡的聚焦光學器件，將28厘米的激光束聚焦到僅1.1微米寬的光斑上，使激光強度達到1023瓦/平方厘米。CoReLS主任南昌熙(音譯)稱，新的激光強度相當于將從太陽到地球的所有光聚焦到10微米的光斑上。
研究人員表示，這種強大的激光脈沖可在多個領域“大顯身手”。首先，他們計劃用其研究與高能量宇宙射線(能量高達1萬億電子伏特)相關的現(xiàn)象。盡管科學家知道這些射線來自太陽系之外某處，但其如何產生以及如何形成一直是未解之謎。目前，他們正利用這些高強度脈沖制造能量超過1吉(109)電子伏特的電子，以揭示這一謎團。
此外，他們還將利用這種超高強度激光產生的輻射壓力加速質子，了解這一過程有助于開發(fā)出治療癌癥的新型激光質子源。目前放射治療中使用的放射源由加速器產生，需要一塊巨大的防輻射屏障，而激光驅動質子源不需要，有望降低系統(tǒng)成本。
接下來，研究人員計劃在不顯著增加激光系統(tǒng)尺寸的情況下，進一步提高激光的強度。隨著一些高能激光器不斷投入使用，以及一些更高能量的設施正在規(guī)劃建設，高強度物理學將取得巨大進展。
總編輯圈點
激光的用途跨度之大超出你的想象：從顯示器到加速器，從解析蛋白結構到測量天體距離，都有它的身影。如今，科學界一直在不斷追求更高強度的激光脈沖。與普通激光相比，它們是“升級版”和“加強版”，允許科學家在更加極端的條件下認識物質的性質，并將激光的作用發(fā)揮到極致。
