به کمک الکترون‌ها می‌توان به مقدارِ شدت های لیزری پی برد که برای اندازه‌گیری با استفاده از روش‌های مرسوم، خیلی زیاد هستند.

دانشمندان در حال ساخت لیزرهای بسیار قدرتمندند. در زمانی حدود یک تریلیونم ثانیه، توانی که یکی از این ماشین ها تابش می کند هزاران برابرِ توانِ شبکه برق ایالات متحده است. چنین دستگاه هایی می توانند به محققان اجازه دهند تا مسائل حل نشده مربوط به اصول بنیادی فیزیک را کشف کرده و فناوری های نوآورانه مبتنی بر لیزر را توسعه دهند. اما این کاربردها مستلزم اطلاع دقیق از شدت لیزر است؛ پارامتری که اندازه‌گیری آن دشوار است، زیرا هیچ ماده شناخته‌شده‌ای نمی‌تواند شرایط حداکثری پیش‌بینی‌شده برای این پرتوهای لیزر را تحمل کند. اکنون وندل هیل Wendell Hill و همکارانش در دانشگاه مریلند، کالج پارک، تکنیکی را نشان داده اند که از الکترون ها برای تعیین این شدت استفاده می کند [1].

محققان برای نمایش خود، یک پالس لیزری پرتوان را به سمت گازی رقیق شلیک کردند که باعث آزاد شدن الکترون ها از گاز شد. سپس میدان الکترومغناطیسی لیزر، این الکترون ها را به جلو و خارج از پرتوی لیزر راند. گروه با استفاده از سطوحی به نام صفحات تصویر که مانند فیلم عکاسی عمل می کنند، توزیع زاویه ای الکترون های خارج شده را در زمان واقعی مشاهده کردند.

هیل و همکارانش با تحلیل این صفحات تصویر دریافتند که زاویه الکترون های ساطع شده نسبت به جهت پرتو، با شدت لیزر نسبت معکوس دارد و به این ترتیب اجازه می دهد تا زاویه به عنوان اندازه گیری شدت عمل کند. محققان روش خود را برای لیزرهایی با شدت ²W/cm 10¹⁹_ 10²⁰ نشان داده اند و پیشنهاد می‌کنند که می‌توان آن را به شدت‌هایی در محدوده ²W/cm 10¹⁸_10²¹ اعمال کرد. آنها می گویند که این رویکرد می تواند به دانشمندان در آزمایش میدانی نسل بعدی لیزرهای فوق قدرتمند و مطالعه برهمکنش بین ماده و میدان های الکترومغناطیسی قوی با دقت بالا کمک کند.

1-S. Ravichandran et al., “Imaging electron angular distributions to assess a full-power petawatt-class laser focus,” Phys. Rev. A 108, 053101 (2023).

منبع:

Measuring the Intensity of the World’s Most Powerful Lasers