科學(xué)家們首次成功地在相對論系統(tǒng)中以每秒1000次的速度驅(qū)動一個所謂的等離子體鏡,即用一個強大的激光場將等離子體電子以近乎光速的速度來回拋射。這一創(chuàng)舉是在法國的LOA(Laboratoire d'Optique Appliquée)完成的。
當一個強烈的激光脈沖電離一個固體目標的表面時,它產(chǎn)生的等離子體如此密集,以至于激光無法穿透,即使該目標最初是透明的。激光現(xiàn)在被這個'等離子體鏡子'反射出去。
在相對論體系中,鏡面不再只是靜止不動,而是被驅(qū)動著快速振蕩,通過一個叫做相對論表面高次諧波生成(SHHG)的過程,它在時間上壓縮了激光的電磁場周期。這使激光能量在時間上進一步集中,并使等離子體反射鏡成為產(chǎn)生更強烈和更短的激光脈沖的一個有希望的途徑。
在千赫茲等離子體鏡上進行SHHG和電子加速的實驗裝置示意圖
然而,它們的使用和精細控制過程對驅(qū)動激光器提出了極高的要求,如原始的時空脈沖質(zhì)量和時間對比度,數(shù)千兆瓦的巨大峰值功率,這只是在使用更大的激光器進行的單次實驗中實現(xiàn)的,這些激光器在≤10赫茲的重復(fù)頻率下工作。Stefan Haessler和Rodrigo Lopez-Martens周圍的團隊現(xiàn)在報告了以千赫茲重復(fù)率驅(qū)動的相對論SHHG的證據(jù)。在SHHG發(fā)射的同時,還觀察到一束相關(guān)的相對論電子束。這是一個重要的步驟,這意味著從迄今為止的少數(shù)探索性實驗現(xiàn)在向可行的二次輻射和粒子源的應(yīng)用邁進。
這一進展的關(guān)鍵因素是內(nèi)部開發(fā)的千赫茲重復(fù)率的太瓦級激光器,它提供的脈沖持續(xù)時間低至
在下一步,科學(xué)家們計劃致力于重新聚焦從等離子體鏡子上反射下來的輻射,并以短于飛秒的光脈沖達到創(chuàng)紀錄的高光強度為目標。