En ny strålningskälla kan beskrivas som en tsunami av ljus
​Nu har forskare i Göteborg upptäckt hur en ny typ av strålningskälla kan skapas. Det handlar om världens starkaste envågspuls, som kan beskrivas som en tsunami av ljus. Den starka vågen kan användas för att utforska växelverkan mellan ljus och materia på ett nytt sätt. ​​​​​​​​​​​​​​​​​​​
Illustration: Illia Thiele och Yen Strandqvist

På väg mot en tsunami av ljus

​Forskare vid Chalmers tekniska högskola och Göteborgs universitet har upptäckt ett sätt att skapa en helt ny strålningskälla. De ultraintensiva ljuspulserna består av en enda vågrörelse och kan beskrivas som en tsunami av ljus. Den starka vågen kan användas för att utforska växelverkan mellan ljus och materia på ett nytt sätt. Resultaten publicerades nyligen i den ansedda vetenskapliga tidskriften Physical Review Letters.​​​
​– Med hjälp av den här strålningskällan kan vi se verkligheten ur ett helt nytt perspektiv. Det är som att vrida en spegel och upptäcka något helt annat, säger Illia Thiele, teoretisk fysiker vid Chalmers tekniska högskola.

Tillsammans med forskaren Evangelos Siminos vid Göteborgs universitet och professor Tünde Fülöp på Chalmers presenterar han en teoretisk metod för att skapa världens starkaste envågspuls. Hittills har denna typ av strålning aldrig kunnat observeras, varken i rymden eller i labbet.
 
Den nya strålningskällan kan användas för att förstå och förändra egenskaperna hos olika material. Den oerhörda snabbheten och styrkan i ljusväxlingarna gör att de 
extrema ljuspulserna är hett efterlängtade. Bland annat efterfrågas de av forskare inom materialvetenskap och sensorrelaterad forskning. 
 
– En så intensiv puls kan beskrivas som en tsunami av ljus.  Den är så stark att den kan dra en elektron ur en atom och den kan skapa så kallade exotiska kvanttillstånd. En ljusswitch kan inte göras starkare och snabbare än så här. Detta banar väg för nya framsteg inom grundforskningen, säger fysikdoktor Illia Thiele.
 
siminos_large.jpg_webb_300x450.jpg
De nya ljuspulserna kan både undersöka och kontrollera material på ett unikt sätt. Medan andra ljuspulser, som innehåller flera olika vågtoppar, kan förändra ett material gradvis, orsakar den nya pulsen en enda jättevåg som utlöser plötsliga och oväntade reaktioner. Dessutom kan den nya ljuskällan användas för att skapa andra typer av strålning och tänja på gränserna för hur en kort ljuspuls kan vara.

 
– Det unika med vår metod ligger i att ett oförstörbart medium, en elektronstråle, används som förstärkare, vilket gör det möjligt att skapa en starkare puls, säger Evangelos Siminos, forskare vid institutionen för fysik på Göteborgs universitet.
 
​Göteborgsforskarna är inte ensamma om att ta sig an den här utmaningen. Runtom i världen försöker forskare att skapa ljuspulserna som är hett efterlängtade in om både fysiken och materialvetenskapen. 
 
​– Nu hoppas vi att våra teoretiska modeller snart ska kunna omsättas i praktiska experiment, så att strålningskällan kan skapas på riktigt i ett labb. Vår metod kan bidra till att lägga den sista biten i strålningskällornas komplexa pussel, säger Tünde Fülöp, professor i fysik vid Chalmers tekniska högskola.
 
Den nya teoretiska modellen bygger på att en elektronstråle skapar ljuspulsen i ett plasma. Plasma kan mycket förenklat beskrivas som en het, elektrisk gassoppa med laddade partiklar. Här på jorden förekommer plasma naturligt i blixtar, men återfinns även i till exempel lysrör och plasmaskärmar. I universum är plasma det vanligaste tillståndet när det gäller synlig materia. 

Text: Mia Halleröd Palmgren, mia.hallerodpalmgren@chalmers.se
Foto av Tünde Fülöp: Johan Bodell
Foto av Illa Thiele: Mia Halleröd Palmgren
Foto av Evangelos Siminos: Adam Stahl

 Läs det vetenskapliga artikeln Electron beam driven generation of frequency-tunable isolated relativistic sub-cycle pulses​ i Physical Review Letters. 

För mer information: 

 
Illia Thiele​, doktor i fysik, institutionen för fysik, Chalmers 076 607 82 79, illia.thiele@chalmers.se
 
Evangelos Siminos,​ doktor i fysik, institutionen för fysik, Göteborgs universitet, 031 786 9161, evangelos.siminos@physics.gu.se

Publicerad: ti 19 mar 2019. Ändrad: on 03 jul 2019