Impulsions lumineuses ultra-intenses, consistant en une seule période d'onde, peut être décrit comme un tsunami de lumière. Jusque là, des impulsions lumineuses aussi fortes et courtes n'ont jamais été observées. Maintenant, chercheurs de l'Université de technologie Chalmers et de l'Université de Göteborg, Suède, proposer un montage théorique pour créer les vagues fortes tant attendues. Les impulsions lumineuses peuvent être utilisées pour étudier les interactions entre la matière et la lumière d'une nouvelle manière. Crédit :Yen Strandqvist/Illia Thiele/Université de technologie de Chalmers
Chercheurs de l'Université de technologie Chalmers et de l'Université de Göteborg, Suède, ont proposé un moyen de créer une toute nouvelle source de rayonnement. Les impulsions lumineuses ultra-intenses consistent en le mouvement d'une seule onde et peuvent être décrites comme un tsunami de lumière. L'onde forte peut être utilisée pour étudier les interactions entre la matière et la lumière d'une manière unique.
"Cette source de rayonnement nous permet de regarder la réalité sous un nouvel angle - c'est comme tourner un miroir et découvrir quelque chose de complètement différent, " dit Illia Thiele, un physicien théoricien à l'Université de technologie Chalmers.
Avec le Dr Evangelos Siminos de l'Université de Göteborg, et Tünde Fülöp, Professeur de physique à Chalmers, Illia Thiele a présenté une méthode théorique pour créer le mouvement d'onde unique le plus rapide possible. Ce type de rayonnement n'a encore jamais été observé dans l'univers ou même en laboratoire.
La source de rayonnement est intéressante pour comprendre les propriétés des matériaux. Puisqu'il offre une commutation ultra-rapide des interactions lumière-matière, il peut être utile en science des matériaux ou en recherche liée aux capteurs, par exemple. De plus, il peut être utilisé comme moteur pour d'autres types de rayonnement et pour repousser les limites de la durée d'une impulsion lumineuse.
"Une impulsion ultra-intense est comme un grand tsunami de lumière. L'onde peut extraire un électron d'un atome, l'accélérant presque à la vitesse de la lumière, créer des états quantiques exotiques. C'est le commutateur le plus rapide et le plus puissant possible, et elle ouvre la voie aux avancées de la recherche fondamentale, " dit le Dr Illia Thiele.
« Une impulsion ultra-intense est comme un grand tsunami de lumière. L'onde peut tirer un électron d'un atome, l'accélérant presque à la vitesse de la lumière, créer des états quantiques exotiques. C'est le commutateur le plus rapide et le plus puissant possible, et il ouvre la voie aux avancées de la recherche fondamentale. Crédit :Mia Halleröd Palmgren/Université de technologie de Chalmers
Les nouvelles impulsions peuvent être utilisées pour sonder et contrôler la matière de manière unique. Alors que d'autres impulsions lumineuses avec plusieurs périodes d'onde imposent des modifications progressives des propriétés du matériau, les impulsions avec une seule période d'onde forte provoquent des réactions soudaines et inattendues. Des chercheurs du monde entier ont essayé de créer cette source de rayonnement, car il est d'un grand intérêt pour les communautés scientifiques au sein de la physique et de la science des matériaux.
"Maintenant, nous espérons pouvoir apporter notre configuration théorique au laboratoire. Notre méthode pourrait aider à combler les lacunes existantes dans le paysage scientifique des sources lumineuses, " dit Tünde Fülöp.
Le papier, « Génération par faisceau d'électrons d'impulsions de sous-cycle relativistes isolées accordables en fréquence » est publié dans Lettres d'examen physique .
La nouvelle méthode pour créer des impulsions lumineuses ultra-intenses
Les chercheurs proposent une méthode de génération d'impulsions lumineuses ultra-intenses contenant moins d'une seule oscillation du champ électromagnétique. Ces impulsions dites de sous-cycle peuvent être utilisées pour sonder et contrôler la matière de manière unique. Les méthodes conventionnelles ne peuvent produire que des impulsions de sous-cycle d'intensité de champ limitée :au-dessus d'un certain seuil, le milieu amplificateur serait ionisé par les champs intenses. Les chercheurs proposent d'utiliser un faisceau d'électrons dans un plasma, qui n'est pas soumis à un seuil de dommage, comme milieu amplificateur pour une impulsion électromagnétique de germe.
Pour s'assurer que l'énergie est transférée du faisceau d'électrons à l'impulsion de manière à produire une impulsion de sous-cycle, le faisceau doit être introduit à une phase appropriée de l'oscillation du champ électromagnétique. Ceci peut être réalisé en utilisant un miroir pour réfléchir l'impulsion de germe pendant que le faisceau d'électrons est injecté. Ce scénario conduit à une amplification importante de l'impulsion de semence et à la formation d'un isolé, impulsion de sous-cycle. Des impulsions de germe térahertz et des paquets d'électrons facilement disponibles provenant d'accélérateurs laser-plasma pourraient générer des impulsions de sous-cycle infrarouge moyen avec des énergies de niveau millijoule, qui sont hautement souhaitables comme sondes de matière mais impossibles à produire avec des sources conventionnelles.
