Sedan dess introduktion i 1977-filmen "Star Wars, " Dödsstjärnan har förblivit en av science fictions mest ikoniska figurer. Bilden av Alderaans förstörelse i händerna på Dödsstjärnans superlaser bränns in i minnet av miljontals fans.

Forskare och laserexperter har hävdat att denna superstråle aldrig skulle kunna fungera på grund av egenskaperna hos lasrar - teorin säger att snarare än att konvergera och kombinera deras energi, balkarna skulle bara passera genom varandra.

Det var sant – tills nu. Ett team av forskare vid Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) har lagt till en plasma - en laddad blandning av joner och fria elektroner - till konceptet och framgångsrikt kombinerat flera separata lasrar till en superstråle. Detta arbete publicerades nyligen i Naturfysik , och är ett nästa steg i LLNL:s 50-åriga historia av ledarskap inom laserforskning och -utveckling.

Även om denna superstråle inte är riktigt lika "super" som den som avbildas i science fiction, det står som en viktig prestation – för första gången, nio av National Ignition Facility (NIF) 192 laserstrålar kombinerades för att producera en riktad ljuspuls som var nästan fyra gånger energin från någon av de individuella strålarna. Utnyttja LLNL:s expertis inom optikforskning och utveckling, teamet använde en Livermore-designad plasmaoptik för att kombinera strålarna och producera denna första demonstration i sitt slag.

I vissa experimentella konfigurationer, mål kan endast drivas av en enda stråle. Varje stråle har en gräns för hur mycket energi den kan leverera. Genom att kombinera flera strålar till en, LLNL:s plasmastrålekombinerare kan bryta igenom den gränsen och driva dessa experiment in i nya fysikregimer. Strålar med hög energi och fluens förväntas främja en rad tillämpningar inklusive avancerade röntgenkällor och studier av fysiken vid extrema intensiteter.

"I högenergilasersystem, som använder konventionell solid optik, den maximala fluensen (energitätheten) begränsas av skadan på materialet, sa Robert Kirkwood, huvudförfattaren på tidningen och programmatisk ledare för kampanjen. "Eftersom en plasma i sig är ett material med så hög energitäthet, du förstör det inte. Den kan hantera extremt höga optiska intensiteter."

"Strålkombination har nyligen gjorts med halvledarlasrar, men var begränsad av typisk standardoptik, " tillade Scott Wilks, medförfattare och en av kampanjens designers. "På grund av denna plasmaoptik, vi kan lägga en enorm mängd energi på ett mycket litet utrymme och tid – allvarlig energi, i en välkollimerad (fokuserad) stråle."

Laserforskning och utveckling driver in i nya kraft- och energiregimer, som begränsas av konventionell halvledaroptik. Dock, att använda en plasmaoptik kan verka kontraintuitivt.

"Plasma är i allmänhet dåligt för lasrar – det är smutsen med vår existens. Teamet har vänt det på huvudet och utnyttjar avsiktligt plasma för en fördel, sa Brent Blue, medförfattare och programledare för National Security Applications på NIF.

Plasma skapar i allmänhet instabilitet i kombination med intensiva laserstrålar. Dock, genom att kontrollera en instabilitet som orsakar överföring av energi när strålar korsar varandra, forskarna kunde kombinera energin från flera strålar till en enda kraftfull stråle.

"Vi har vetat att plasma kan avleda ljus och ändra riktningen på energiflödet, men det har varit svårt att göra det på ett väldigt exakt sätt, ", sa Kirkwood. "Här har vi visat att vi kan kontrollera optiska instabiliteter i plasma så att snarare än att slumpmässigt sprida energi, de lägger den där vi vill ha den och gör det med bra kollimation och hög intensitet, producerar en ljus stråle som kan levereras till ett annat mål. Vi kan nu kontrollera och förutsäga vad plasman gör, ganska exakt."

Att övergå till ett nytt optikmaterial med en mycket högre skadetröskel än något som tidigare använts öppnar dörren till högre intensiteter och energier. Ser fram emot, teamet planerar att skala upp experimentet med hopp om att kombinera upp till 20 strålar till en.