פריצת דרך באוניברסיטת בן-גוריון: מדידה מדויקת של פולסי לייזר אולטרה-מהירים

חוקרים מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב רשמו הישג משמעותי בתחום הפיזיקה, עם פיתוח שיטה חדשה למדידה ואיפיון של פולסי לייזר חזקים במיוחד, הנמשכים פמטושניות ספורות בלבד. מדובר בפריצת דרך שמסייעת להתגבר על אתגר בן עשרות שנים בתחום הפיזיקה של שדות חזקים ומדע attosecond.

על פי דיווח של אוניברסיטת בן גוריון, קבוצת המחקר, בראשותו של ד"ר יבגני פרומקר, פיתחה שיטה פורצת דרך לקביעה מדויקת של עוצמת ומשך הפולסים האולטרה-מהירים הללו. זהו צעד חשוב לשיפור הדיוק בניסויים מבוססי לייזר. הממצאים פורסמו בכתב העת היוקרתי "Light: Science & Applications".

פולסי לייזר אולטרה-מהירים מוגברים הם מההתפרצויות העוצמתיות ביותר של אנרגיה שנוצרו אי פעם – הם עולים לזמן קצר על תפוקת הכוח המשולבת של כל תחנות הכוח בעולם, אם כי רק למשך מיליוניות ספורות של מיליארדית השנייה. בניסויים של מדע ה-attosecond, פולסים אלה ממוקדים היטב לנקודה קטנה יותר מרוחב שערה אנושית, שם הם באים במגע עם חומר בעוצמות קיצוניות.

האתגר המרכזי עד כה היה הקושי למדוד במדויק את פולסי הלייזר בנקודת המגע. שיטות קיימות עלולות להיות לא מדויקות בשיעור של עד 50%, מה שמוביל לחוסר ודאות בתוצאות הניסוי. ללא ידיעת העוצמה והמשך המדויקים של פולסים אלה, מדענים אינם יכולים להשיג את רמת הדיוק הנדרשת לגילויים פורצי דרך.

השיטה החדשה פועלת על ידי ניתוח יונים – אטומים טעונים חשמלית – הנוצרים כאשר הלייזר מגיב עם גז. על ידי מדידה קפדנית של יונים אלה, הצוות יכול לקבוע במדויק את עוצמת הלייזר ומשכו בנקודת המגע המדויקת. הטכניקה נבדקה בהצלחה עם גזים שונים, כגון הליום וארגון, מה שמדגים את אמינותה ועקביותה. המודל התיאורטי תואם היטב לנתונים הניסויים, מה שמחזק עוד יותר את הגישה.

פריצת דרך זו מייצגת צעד גדול קדימה עבור מדע השדות החזקים וה-attosecond, ומאפשרת ניסויים מדויקים יותר שיכולים להוביל להבנה מעמיקה יותר של התנהגות אטומית ומולקולרית בסדרי זמן אולטרה-מהירים. בעוד שההשפעה העיקרית היא על מחקר מדעי בסיסי, התקדמות זו יכולה גם לתרום לטכנולוגיות עתידיות בתחומים כמו אלקטרוניקה אולטרה-מהירה, חומרים מתקדמים ואף הדמיה ואבחון רפואי מהדור הבא.

המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע (ISF) (מענק מס' 2855/21).