在科幻電影中發(fā)射強(qiáng)大的激光看起來很容易，以一束束光的形式發(fā)射毀滅性能量穿過太空。但在現(xiàn)實(shí)中，一旦發(fā)射了一束強(qiáng)大的激光，就必須小心確保它不會(huì)擴(kuò)散得太散。如果你曾用手電筒對(duì)著墻，你就會(huì)觀察到光擴(kuò)散的例子。

離墻越遠(yuǎn)，光束擴(kuò)散得越多，導(dǎo)致光斑越大、越暗。激光的擴(kuò)散通常比手電筒光束慢得多，因?yàn)楣馐叫卸茸銐蚋?，但?dāng)激光行進(jìn)很遠(yuǎn)或必須保持高強(qiáng)度時(shí)，擴(kuò)散效應(yīng)是很重要的。

拋去科幻場(chǎng)景中的激光，更現(xiàn)實(shí)地說，為了物理研究將電子加速到令人難以置信的速度，科學(xué)家們都會(huì)想要一個(gè)盡可能緊密和強(qiáng)大的光束，以最大限度地提高能量。在實(shí)驗(yàn)中，研究人員可以使用被稱為波導(dǎo)的設(shè)備，比如可能在你家附近傳輸互聯(lián)網(wǎng)的光纖，來傳輸激光，同時(shí)將它們限制在狹窄的光束中。波導(dǎo)獨(dú)特的核心和外殼，或稱包層，可以防止激光擴(kuò)散。

但是，如果激光脈沖太強(qiáng)，就會(huì)遇到一個(gè)問題：它會(huì)在千分之一納秒內(nèi)摧毀一根光纖。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助的馬里蘭大學(xué)科學(xué)家，已經(jīng)開發(fā)出一種改進(jìn)的技術(shù)，可以制造能夠承受強(qiáng)激光功率的波導(dǎo)。其技術(shù)依賴于用等離子體制造波導(dǎo)：等離子體是一種氣體，在這種氣體中，電子已經(jīng)從原子核中被撕裂出來。并在發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》期刊上的研究中，展示了強(qiáng)大的脈沖是如何沿著波導(dǎo)傳輸?shù)摹?span id="s0sssss00s" class="rich-editor-image-delete iconfont icon-delete2 font-size-20">

波導(dǎo)是通過向氫云發(fā)射較弱的激光脈沖而產(chǎn)生，研究人員預(yù)測(cè)，這項(xiàng)技術(shù)將成為高能粒子加速實(shí)驗(yàn)的有力工具。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)物理部項(xiàng)目主任Vyacheslav Lukin說：該小組開發(fā)的新非熱波導(dǎo)方法，有可能極大地提高基于激光的粒子加速器性能。這樣的發(fā)展可以在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究中帶來更微型和更節(jié)約成本的加速器。

博科園｜研究/來自：美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)

參考期刊《物理評(píng)論快報(bào)》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.074801

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