Un spectromètre Doppler bidimensionnel capte les mouvements de haute intensité, chaud induit par laser femtoseconde, plasma dense à différents endroits sur une surface solide. Crédit :K. Jana et Amit Lad
De grands sauts dans la science et la technologie ont été propulsés par les progrès récents dans l'observation de phénomènes physiques en évolution rapide, comme ils se produisent. Les lasers femtosecondes de l'infrarouge à la région des rayons X nous ont permis de « regarder », en temps réel, les atomes dansent dans les molécules et les solides aux échelles de temps femtoseconde et picoseconde. Regarder des mouvements aussi fascinants non seulement en temps réel, mais aux emplacements spatiaux où ils se produisent, est un plus grand défi.
C'est précisément cette avancée qui a été réalisée par une équipe de chercheurs de l'Institut de Recherche Fondamentale Tata, Bombay, l'Université York et les Laboratoires Rutherford Appleton, ROYAUME-UNI. Ils ont fait exploser une surface solide avec une intensité ultra-élevée (10 19 W/cm²), Impulsion laser de 25 femtosecondes (pompe) créant un chaud, plasma dense et surveillé son mouvement ultra-rapide en réfléchissant une seconde impulsion femtoseconde faible (sonde). Les décalages Doppler de la longueur d'onde imposée à l'impulsion de sonde réfléchie par le plasma à évolution rapide révèlent les mouvements vers l'extérieur (décalage bleu) et vers l'intérieur (décalage rouge) du plasma.
Aucune étude précédente n'a capturé le mouvement sur toute la surface du plasma – la « piste de danse » – en une seule expérience. Cette équipe a couplé une résolution temporelle femtoseconde à une résolution spatiale micrométrique, capturant ainsi les torsions ultra-rapides du plasma à différents emplacements transversaux.
Les expériences ont conçu un nouveau moniteur Doppler 2D avec seize indépendants, coup unique, des spectromètres à haute résolution, tous déclenchés par l'impulsion laser de pompage et capturant la vitesse instantanée du plasma à différents emplacements spatiaux. Ils montrent que différentes parties du plasma entrent et sortent à des moments différents, contrairement à l'attente habituelle d'un mouvement quelque peu uniforme. Cette nouvelle méthode peut s'avérer très utile pour suivre les flux de chaleur et d'énergie le long de la surface et observer la croissance des instabilités du plasma, très important pour comprendre la science du plasma laser et faire avancer les applications de haute intensité, plasmas laser femtosecondes dans l'imagerie et la fusion laser.
