Forskare har upptäckt ett mycket effektivt sätt att producera högenergifotonstrålar. Den erhållna energin är en miljard gånger högre än energin hos fotoner i synligt ljus. Dessa högintensiva gammastrålningar överstiger betydligt alla kända gränser, och bana väg för nya grundläggande studier.

"När vi överskrider gränsen för vad som för närvarande är möjligt, vi kan se djupare in i de grundläggande elementen i naturen. Vi kan dyka in i den djupaste delen av atomkärnorna, säger Arkady Gonoskov, forskare vid institutionen för fysik vid Chalmers tekniska högskola.

Resultaten publicerades nyligen i high impact journal Fysisk granskning X . Den nya metoden är ett resultat av ett samarbete mellan Chalmers tekniska högskola i Sverige, Institute of Applied Physics och Lobachevsky University i Ryssland och University of Plymouth i Storbritannien. Fysiker inom olika områden, liksom datavetenskapare, har lyckats räkna ut de numeriska modellerna och analytiska uppskattningar för att simulera dessa ultrastarka gammastrålar på ett nytt och på något sätt oväntat sätt.

I vanliga fall, om du skjuter en laserpuls mot ett föremål, alla partiklar sprids. Men om laserljuset är tillräckligt intensivt och alla parametrar är rätt, forskarna har funnit att partiklarna istället är fångade. De bildar ett moln där partiklar av materia och antimateria skapas och börjar bete sig i en mycket speciell, ovanligt sätt.

"Molnet av fångade partiklar omvandlar laserenergin effektivt till kaskader av högenergifotoner - ett fenomen som är mycket lyckligt lottat. Det är en fantastisk sak att fotonerna från denna källa kan ha så hög energi, säger Mattias Marklund, professor vid Institutionen för fysik på Chalmers.

Upptäckten är mycket relevant för de framtida storskaliga laseranläggningarna som är under utveckling just nu. De mest intensiva ljuskällorna på jorden kommer att produceras vid sådana forskningsanläggningar – stora som fotbollsplaner.

"Vårt koncept är redan en del av det experimentella program som föreslås för en sådan anläggning:Exawatt Center for Extreme Light Studies i Ryssland. Vi vet fortfarande inte vart dessa studier leder oss, men vi vet att det fortfarande finns saker att upptäcka inom kärnfysiken, till exempel nya energikällor. Med grundläggande studier, du kan sikta på något och sluta upptäcka något helt annat - vilket är mer intressant och viktigt, säger Arkady Gonoskov.