Un descubrimiento realizado por investigadores de la Universidad de Strathclyde podría tener un gran impacto en el avance de aceleradores de partículas más pequeños, más baratos, impulsados por láser, y sus posibles aplicaciones.
La investigación encontró que la difracción de la luz láser ultra intensa que pasa a través de una lámina delgada podría usarse para controlar el movimiento de partículas cargadas. Esta nueva observación en la física fundamental de las interacciones intensas láser-plasma podría tener un impacto de gran alcance en la medicina, industria y seguridad.
Los hallazgos de la investigación, publicados en la revista de física líder Nature Physics, han demostrado que la interacción del pulso láser de alta intensidad con el objetivo de lámina crea una región localizada denominada apertura de plasma relativista en el pico de la intensidad del láser quees transparente a la luz láser. La manipulación de la difracción de la luz a través de la abertura permite el control del movimiento de las partículas.
La investigación, una colaboración con la Central Laser Facility y la Queen's University Belfast, está dirigida por el profesor Paul McKenna de la Universidad de Strathclyde. Él dijo: "El desarrollo de aceleradores de partículas compactos impulsados por láser y fuentes de radiación de alta energía depende del controlEl movimiento de los electrones de plasma desplazados por los intensos campos láser.
"Nuestro descubrimiento de que la difracción a través de una apertura de plasma autoinducida no solo controla este movimiento sino que también impulsa la producción de estructuras de plasma retorcidas abre una nueva vía para controlar la dinámica de las partículas cargadas. Los resultados tienen una aplicación inmediata en el desarrollo del láserfuentes de iones y potencialmente se pueden usar para modelar fenómenos astrofísicos como estructuras de campo helicoidal en chorros que se originan de la rotación de discos de acreción de agujeros negros.
"Los electrones de plasma se aceleran hasta cerca de la velocidad de la luz, ganando masa debido al principio de conservación de energía de masa de Einstein. Este efecto puede hacer que una región de una lámina opaca sea transparente, creando una apertura de plasma relativista, y en el proceso induzcadifracción de la luz láser, similar a la forma en que las ondas de luz normales difractan a través de un agujero de alfiler. Sin embargo, a diferencia de la difracción normal, la abertura de plasma se adapta en respuesta a la luz láser, lo que permite el control del movimiento de los electrones en plasma ".
Los investigadores descubrieron que, al cambiar la polarización del haz de luz, se podía hacer que la estructura del haz de electrones girara a frecuencias de rotación variables que dependen del grado de elipticidad de la polarización del láser.
Esto conduce a la producción de estructuras de plasma en forma de espiral o retorcidas. Las simulaciones en 3D y el modelado por parte del equipo mostraron que los campos magnéticos helicoidales inducidos usando este concepto podrían usarse potencialmente en investigaciones de laboratorio de estructuras de campo similares en chorros astrofísicos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Strathclyde . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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