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深度解读

新一代激光设施有望迎来相对论等离子体研究的新时代

星之球科技 来源:科技报告与资讯2020-05-27 我要评论(0 )   

作为2018年诺贝尔物理学奖的主题,啁啾脉冲放大技术是一种提高激光器中激光脉冲强度的技术。随着下一代激光设施希望将光束功率提高到10皮瓦特,物理学家们期待着研究等...

作为2018年诺贝尔物理学奖的主题,啁啾脉冲放大技术是一种提高激光器中激光脉冲强度的技术。随着下一代激光设施希望将光束功率提高到10皮瓦特,物理学家们期待着研究等离子体的新时代的到来。

研究人员发布了一项研究报告,盘点了即将到来的高功率激光能力将教会我们什么是受强场量子电动力学(QED)过程影响的相对论等离子体。此外,提出了进一步探索这些新现象的新研究设计。

文章发表在《等离子体物理学》(Physics of Plasmas)上,介绍了超临界场中相对论等离子体的物理学,讨论了该领域的现状,并概述了最近的发展。它还强调了未来几年内可能会主导该领域工作的人关注的开放性问题和话题。

强场QED是粒子物理学标准模型中研究较少的一个角落,由于加速器环境中缺乏强电磁场,因此在大型对撞机设施,如SLAC国家加速器实验室或欧洲核研究组织CERN等,还没有对其进行过研究。利用高强度激光器,研究人员可以利用强场,在伽马射线发射和电子-正电子对产生等现象中观察到了强场。

该研究小组探讨了这些发现如何可能导致基础物理学研究以及高能离子、电子、正电子和光子源的开发方面的进展。这些发现将对扩展目前许多类型的扫描技术至关重要,从材料科学研究到医学放射治疗,再到用于国土安全和工业的下一代射线照相技术。

QED过程将产生戏剧性的新的等离子体物理现象,如从近真空中产生致密的电子-正电子对等离子体,QED过程完全吸收激光能量,或停止超相对论电子束,可以通过激光的发散度穿透一厘米的铅球。

"这些新的等离子体物理现象可能转化出什么样的新技术,很大程度上是未知的,尤其是QED等离子体领域本身就是物理学上的一种未知领域。"作者Peng Zhang说。"在现阶段,还缺乏足够的理论认识。"

课题组希望这篇论文能够帮助更多的研究者关注到QED等离子体这个令人兴奋的新领域。论文标题为《Relativistic plasma physics in supercritical fields》。


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