Une équipe de recherche dirigée par l'Université d'Osaka a montré comment plusieurs faisceaux laser qui se chevauchent sont meilleurs pour accélérer les électrons à des vitesses incroyablement rapides, par rapport à un seul laser. Cette méthode peut conduire à une génération de rayons X et d'ions plus puissante et efficace pour l'astrophysique de laboratoire, recherche en cancérologie, ainsi qu'une voie vers la fusion nucléaire contrôlée.

La physique des hautes densités d'énergie est un domaine d'étude qui traite des conditions beaucoup plus proches des moments chaotiques qui suivent immédiatement le Big Bang que celles couramment rencontrées sur Terre. Cependant, être capable de produire et de contrôler des faisceaux lumineux intenses, ou des électrons très rapides, présente de nombreux avantages pratiques. Ceux-ci incluent la capacité de produire des rayons X très brillants nécessaires pour visualiser la déformation ultrarapide de la matière, ou mener des expériences qui imitent les conditions cosmologiques près de la surface d'une étoile.

Cependant, il est souvent difficile de continuer à accélérer efficacement des faisceaux d'électrons avec des faisceaux laser intenses en raison des interactions complexes entre le laser et les électrons. Précédemment, des optiques très coûteuses ou des cibles à motifs étaient nécessaires pour transférer l'énergie laser à l'énergie du faisceau d'électrons. Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l'université d'Osaka ont montré comment diviser le faisceau laser en quatre faisceaux cohérents plus petits, appelés faisceaux, permet de transférer plus d'énergie aux électrons. Ceci a été accompli en créant des motifs d'interférence de lumière spécifiques qui maintiennent les électrons sur la bonne voie.

"Tout comme le chevauchement des ondulations dans un étang peut créer des structures de vagues complexes, nous pouvons utiliser quatre faisceaux laser pour contrôler avec précision l'environnement afin d'accélérer au mieux les électrons, " explique le premier auteur Morace. Ils ont découvert que l'irradiation simultanée de plusieurs faisceaux laser en un seul point permet une accélération des particules entraînée par laser très efficace. L'utilisation de motifs d'interférence lumineuse au lieu de cibles physiques permet un meilleur contrôle et un transfert d'énergie accru.

L'équipe considère cela comme le début de la nouvelle technique. "Cette recherche montre à quel point la nouveauté, des systèmes lasers haute performance utilisant un couplage multifaisceaux peuvent être développés, " dit l'auteur principal Kodama. " Cela signifie que la méthode pourrait bientôt apparaître dans les départements de biologie ou les centrales à fusion. "