Ett forskargrupp ledd av Osaka University visade hur flera överlappande laserstrålar är bättre på att accelerera elektroner till otroligt snabba hastigheter, jämfört med en enda laser. Denna metod kan leda till en mer kraftfull och effektiv röntgen- och jongenerering för laboratorieastrofysik, forskning om cancerterapi, samt en väg mot kontrollerad kärnfusion.

Fysik med hög energitäthet är ett studieområde som behandlar förhållanden mycket närmare de kaotiska stunderna omedelbart efter Big Bang än de som vanligtvis förekommer på jorden. Dock, kunna producera och styra intensiva ljusstrålar, eller mycket snabbt rörliga elektroner, har många praktiska fördelar. Dessa inkluderar förmågan att göra mycket ljusa röntgenstrålar som behövs för att visualisera ultrasnabb deformation av materia, eller genomföra experiment som efterliknar de kosmologiska förhållandena nära ytan av en stjärna.

Dock, det är ofta knepigt att hålla effektivt accelererande elektronstrålar med intensiva laserstrålar på grund av komplexa interaktioner mellan lasern och elektronerna. Tidigare, mycket dyr optik eller mönstrade mål krävdes för att överföra laserenergi till elektronstråleenergin. I en ny studie, forskare vid Osaka University visade hur laserstrålen delades upp i fyra sammanhängande mindre strålar, kallas beamlets, gör att mer energi kan överföras till elektroner. Detta uppnåddes genom att skapa specifika ljusinterferensmönster som håller elektronerna på rätt spår.

"Precis som överlappande krusningar i en damm kan skapa komplexa vågstrukturer, vi kan använda fyra laserstrålar för att exakt styra miljön för att bäst accelerera elektronerna, "förklarar författaren Morace. De fann att samtidig bestrålning av flera laserstrålar vid en enda punkt möjliggör mycket effektiv laserdriven partikelacceleration. Användning av ljusstörningsmönster istället för fysiska mål möjliggör bättre kontroll och ökad energiöverföring.

Teamet ser detta som bara början på den nya tekniken. "Denna forskning visar hur nytt, högpresterande lasersystem som använder multi-beam-koppling kan utvecklas, "säger seniorförfattaren Kodama." Det betyder att metoden snart kan visas på biologiska avdelningar eller i fusionskraftverk. "