به گزارش خبرگزاری ایمنا و به نقل از ساینس دلیلی، تیمی از پژوهشگران دانشگاه آکسفورد و دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ در یک دستاورد تاریخی توانستند با استفاده از فناوری RAVEN (تصویربرداری لحظهای از میدانهای الکترومغناطیسی برداری) ویژگیهای کامل یک پالس لیزری فوقالعاده پرانرژی را تنها با یک شات ثبت و بازسازی کنند.
پالسهای لیزری با قدرت پتاواتی، که میتوانند الکترونها را در کمتر از یک چرخه نوسانی به نزدیکی سرعت نور برسانند، ابزار مهمی برای مطالعه فیزیک شدید، همجوشی هستهای و شتابدهی ذرات هستند، اما پیشتر برای تحلیل کامل چنین پالسهایی نیاز به صدها شلیک تکراری بود ؛ محدودیتی که RAVEN آن را برای همیشه کنار زد.
RAVEN چگونه کار میکند؟
در این روش، ابتدا پرتو لیزر به دو بخش تقسیم میشود. یکی از این پرتوها تغییرات رنگ (طولموج) را در طول زمان ثبت میکند و پرتو دوم از میان مادهای با ویژگیهای دوقطبی عبور میکند که نور با قطبشهای مختلف را جدا میسازد، سپس آرایهای از میکرولنزها (عدسیهای ریز) ساختار موجی (جبههی موج) لیزر را تصویربرداری میکنند. این دادهها توسط حسگرهای نوری پیشرفته ضبط میشود و با کمک یک شبکه عصبی، ساختار کامل پالس بازیابی میگردد.
سانی هاوارد، پژوهشگر دکترا و رهبر پروژه، میگوید:
«ما برای اولین بار توانستیم شکل، زمانبندی و قطبش یک پالس لیزری فوقپرقدرت را بهصورت کامل و در لحظه ثبت کنیم؛ این موضوع دید بیسابقهای درباره تعامل لیزر و ماده به ما میدهد و مسیر بهینهسازی سامانههای لیزری را باز میکند.»
آزمایشهای عملی در سیستم ATLAS-3000 در آلمان نشان داد که RAVEN قادر به آشکارسازی پیچیدگیهایی در پالسهای لیزر است که تا پیش از این، تشخیص آنها در زمان واقعی ممکن نبود، این اعوجاجات، که به «جفتشدگی فضایی-زمانی» معروفاند، میتوانند بهشدت بر نتیجه آزمایشهای لیزری تأثیر بگذارند؛ و اکنون میتوانند بهموقع اصلاح شوند.
نتایج علمی مهم این دستاورد شامل:
- ثبت یکباره و کامل مشخصات پالس لیزری فوقفشرده
- افزایش دقت و بازدهی در شبیهسازیها و مدلسازیهای مبتنی بر هوش مصنوعی
- بهبود عملکرد شتابدهندههای لیزری
- تسهیل در دستیابی به واکنشهای همجوشی لیزری
- استفاده در آزمایشهای بنیادی همچون پراکندگی فوتون-فوتون در خلاء
پیتر نوریز، از دانشگاه آکسفورد، تأکید میکند: «جایی که دیگر روشها به صدها شلیک نیاز دارند، RAVEN با یک تصویر همه چیز را میگوید. این نهتنها ابزار تشخیصی جدیدی برای لیزر است، بلکه میتواند پیشرفت را در تمامی حوزههای لیزرهای فوققدرتمند تسریع کند.»
آندریاس دوپ، از دانشگاه LMU مونیخ نیز میافزاید: «وقتی سانی به ما در مونیخ ملحق شد، بهطور ناگهانی همه چیز ‘کلیک’ کرد. فهمیدیم که محدودیتهای بنیادی در تمرکز چنین پالسهایی، به ما اجازه میدهد از میکرولنزها استفاده کنیم؛ و این کل طراحی را ساده و کارآمد کرد.»
گامهای آینده تیم تحقیق:
- گسترش استفاده از RAVEN در آزمایشگاههای لیزری سراسر جهان
- بهینهسازی کاربرد آن در پروژههای همجوشی هستهای
- بررسی پتانسیل آن در حوزههای نوظهور فیزیک کوانتومی با شدت بالا
این پروژه با مشارکت مؤسساتی همچون دانشگاه آکسفورد، دانشگاه LMU مونیخ، مؤسسه ماکس پلانک برای اپتیک کوانتومی، و مؤسسه جان آدامز برای علم شتابدهنده انجام شده و از سوی UKRI-STFC و نهادهای علمی اتحادیه اروپا و آلمان حمایت شده است.
نظر شما