Illustration av laserfysik


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 utav 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 har publicerats 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.


Text och foto: Carolina Svensson, carolina.svensson@physics.gu.se​​
Illustration av ​​den extremt starka ljuskällan: Joel Magnusson​​​​​.​​​​

Forskarna bakom resultaten: Arkady Gonoskov, Mattias Marklund och Joel Magnusson. 

För mer information: 
Mattias Marklundprofessor i fysik, institutionen för fysik, Göteborgs universitet,
0
31 786 9127, mattias.marklund@physics.gu.se

Arkady Gonoskovbiträdande universitetslektor, institutionen för fysik, Göteborgs universitet, 070 208 56 94, arkady.gonoskov@physics.gu.se

Joel Magnusson, doktorand, institutionen för fysik, Chalmers, 031 772 3708​,  joel.magnusson@chalmers.se

Publicerad: ti 02 jul 2019.