Shanghai Light machine réalise la première percée majeure dans l'expérience d'accélération directe de l'électronique laser ultra - forte au niveau international

Récemment, l'équipe de recherche du laboratoire national clé de la science et de la technologie laser ultra - puissant de l'Institut de mécanique optique de précision de Shanghai de l'Académie chinoise des sciences a validé expérimentalement la faisabilité de l'accélération laser directe (DLA) à l'aide d'un laser Laguerre - Gauss (LG) relativiste pour La première fois au niveau international, produisant avec succès un faisceau d'électrons ultra - rapide stable, à faible émissivité et à haute précision. Cette avancée franchit le goulot d'étranglement central de la technologie traditionnelle d'accélération directe par laser gaussien, ouvrant une toute nouvelle voie au développement itératif dans des domaines d'application de pointe tels que les accélérateurs de particules miniatures, les sources de rayonnement à haute énergie et plus encore. Les résultats ont été publiés sous le titre « Experimental demonstration of Directional collimated Electron Acceleration with Hollow Laguerre – Gaussian lasers » dans Physical Review Letters 137, 025001 (2026).

Avec l'itération rapide de la technologie Laser femtoseconde ultra - puissante, l'intensité du laser est passée au niveau relativiste (intensité > 10¹⁸ W / cm²). Dans ces conditions physiques extrêmes, la matière est complètement ionisée pour former un plasma composé d'électrons et d'ions. Parmi eux, les électrons de masse extrêmement légère peuvent être directement accélérés par le champ électrique du laser, un processus connu sous le nom d'accélération laser directe (DLA), qui est la base centrale de nombreux domaines de pointe tels que les accélérateurs avancés, les sources de rayonnement à haute énergie, le feu rapide laser, la Science attoseconde, etc., dont les percées technologiques sont directement liées au processus de développement de plusieurs disciplines.

Cependant, la technologie dla traditionnelle a longtemps été prise au piège d'un casse - tête central: la technologie repose principalement sur l'entraînement massique longitudinal du laser gaussien, mais l'entraînement massique transversal du laser gaussien est distribué gaussien, repoussera inévitablement les électrons sur le côté, entravera sérieusement l'accélération stable des électrons, limitera considérablement le rythme auquel la technologie dla passe du laboratoire à l'application pratique, devenant un problème de « coincement» qui hante les domaines connexes.

L'équipe de recherche s'appuie sur les recherches antérieures sur la génération et l'accélération ultra - puissantes du laser LG pour étendre de manière innovante le champ laser structuré au domaine expérimental de l'accélération électronique. Parmi eux, le laser Laguerre - Gauss (LG), avec sa distribution unique d'intensité creuse et son moment angulaire orbital intrinsèque (OAM), offre des possibilités sans précédent de manipulation précise des électrons, devenant la clé pour briser les goulots d'étranglement technologiques.

Les résultats expérimentaux ont montré que le laser LG à polarisation circulaire lévogyre possède un champ électrique longitudinal unique sur l'Axe optique qui, combiné à l'effet de faisceau de champ transversal, forme une structure d'accélération stable "Vacuum Vacuum" - une structure similaire à la structure de bulle de plasma dans l'accélération de champ de queue classique, fournissant un excellent environnement pour une accélération stable et efficace des électrons.

Ce résultat a non seulement comblé un vide dans la vérification expérimentale du dla piloté par laser de LG relativiste, mais a également percé le goulot d'étranglement de la performance de la technologie d'accélération laser traditionnelle, améliorant considérablement la stabilité et la quasi - rectitude du faisceau d'électrons, jetant ainsi une base solide pour les itérations améliorées de La technologie d'accélération laser. En outre, le gradient d'accélération dans le champ laser de LG est directement proportionnel à l'intensité du laser, indépendamment de l'environnement complexe du plasma dans les phases ultérieures, une caractéristique qui ouvre une toute nouvelle voie à la fabrication de structures micro - accélérées à l'échelle du micron qui, espérons - le, permettront aux « mini - accélérateurs» de passer du concept à la réalité. À l'avenir, avec l'optimisation de la technologie, cette technologie promet d'être largement utilisée dans de nombreux domaines tels que la physique ultrarapide, la science des matériaux, l'imagerie médicale et bien d'autres, ce qui conduira à des avancées dans des disciplines connexes.

Citation:Shanghai Light machine réalise la première percée majeure dans l'expérience d'accélération directe de l'électronique laser ultra - forte au niveau internationalShanghai Institute of Optical Precision Mechanics [référence: 8 juillet 2026]