Ny laserfysik uppnår energi på astronomiska nivåer
Med hjälp av extremt starka ljuspulser kan fotoner med enorma energimängder frigöras. Detta öppnar upp för helt nya experiment. En grupp fysiker från Göteborgs universitet och Chalmers har simulerat laserkonfigurationer som kan komma att plocka in rymdfenomen i labbet.
– Genom simuleringar har vi undersökt en extrem typ av kollisioner, där partiklar krockar med väldigt starkt ljus. För detta använder vi extremt starka laserpulser och elektroner med hög energi, säger Mattias Marklund, professor i fysik vid Göteborgs universitet.
I forskargruppen ingår även Arkady Gonoskov, biträdande universitetslektor på institutionen för fysik vid Göteborgs universitet och Joel Magnusson, doktorand vid institutionen för fysik på Chalmers.
– Det nya med resultaten vi publicerar är att vi har skapat en optimal konfiguration av laserpulser, där man fokuserar laserenergin till en extremt liten yta. Det gör att man får ut så mycket ljusstyrka som möjligt i fokuspunkten, säger Joel Magnusson.
Målet med en så pass stark laserpuls som krockar med elektroner är att skapa fotoner, alltså ljuspartiklar, med så hög energi som det bara går. Resultatet, om forskargruppens teorier och simulationer återskapas i ett labb, skulle innebära att forskare får tillgång till extremt energirikt ljus, så kallade gammastrålar, på en nivå som tidigare inte varit tillgängligt. En foton som producerats enligt det föreslagna experimentet skulle ha över en miljard gånger mer energi än synligt ljus.
– I och med den här upptäckten öppnas helt nya och intressanta områden inom fysiken, som inte varit tillgängliga tidigare. Så småningom hoppas vi att våra modeller kommer att testas i det nybyggda ELI-laboratoriet i Prag. Nästa steg blir sedan att identifiera hur man kan utnyttja de här nya möjligheterna, säger Arkady Gonoskov.
De energimängder som det föreslagna experimentet skulle ge tillgång till kan jämföras med de nivåer som finns i tunga atomkärnor – eller i astronomiska fenomen som hittills bara kunnat observeras med teleskop.
– Ett tänkbart användningsområde för de här fynden är laboratorie-astrofysik, alltså att återskapa astrofysikaliska förhållanden i en kontrollerad laboratoriemiljö. Att plocka ner delar av stjärnornas fysik på jorden, säger Mattias Marklund.
Resultaten publiceras i tidskriften Physical Review Letters. Arbetet har skett i samarbete med Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) i Kalifornien, USA, ELI Beamlines i Prag, Tjeckien och Kansai Photon Science Institute, Kyoto, Japan.
För mer information kontakta:
- Mattias Marklund, e-post: mattias.marklund@physics.gu.se, telefon: +46 (0)31 786 9127
- Arkady Gonoskov, e-post: arkady.gonoskov@physics.gu.se, telefon: + 46 (0)70 208 5694
- Joel Magnusson, e-post: joel.magnusson@chalmers.se, telefon: +46 (0)31 772 3708
Länk till artikel: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.254801
LINNÉA MAGNUSSON
Kommunikatör, Naturvetenskapliga fakulteten
telefon: 031-786 5125, 0766-185 125
e-post: linnea.magnusson@science.gu.se
Göteborgs universitet är ett av de stora i Europa med 47 500 studenter och 6 400 anställda. Verksamheten bedrivs av åtta fakulteter, till allra största del i centrala Göteborg. Utbildning och forskning har stor bredd och hög kvalitet – det vittnar sökandetryck och nobelpris om. www.gu.se. Följ oss på Twitter. Gilla oss på Facebook. Adda oss på Snapchat (uniofgothenburg). Följ oss på Instagram. www.gu.se
Chalmers i Göteborg forskar och utbildar inom teknik, naturvetenskap och arkitektur, med en hållbar framtid som allomfattande vision. Chalmers är känt för sin effektiva innovationsmiljö och har åtta styrkeområden av internationell dignitet– Energi, Informations- och kommunikationsteknologi, Livsvetenskaper, Materialvetenskap, Nanovetenskap och nanoteknologi, Produktion, Samhällsbyggnad och Transport. www.chalmers.se
