Kết hợp thời gian: Công nghệ laser tương lai đạt tới kỉ nguyên mới

Ngay khi Nguồn Sáng Kết hợp Linac phát ra các tia X với công suất chưa có tiền lệ, đánh dấu một kỉ nguyên mới trong ngành khoa học tia X, một đội gồm các nhà nghiên cứu SLAC đang tìm cách làm cho các laser tia X như vậy mạnh thêm nữa. Trong một bài báo công bố hôm qua trên tờ Physical Review Letters, đội “Echo 7” đã mô tả thành công của họ trong việc thêm một tính chất khó nắm bắt nữa vào những chùm tia như vậy: tính kết hợp thời gian.

 

Nhà vật lí máy gia tốc SLAC Dao Xiang tại NLCTA, nơi Xiang và các đồng nghiệp của ông tiến hành thí nghiệm Echo 7. Ảnh: Brad Plummer

Các laser electron tự do như LCLS tạo ra các tia X kết hợp không gian; nói cách khác, các đỉnh và hõm của mỗi sóng ánh sáng tại một thời điểm cho trước sắp ngay hàng với nhau, truyền về phía trước hoàn toàn đồng bộ với nhau. Với ánh sáng kết hợp thời gian, các đỉnh và hõm sóng tại một thời điểm khớp với các đỉnh và hõm sóng sau đó một lượng thời gian nhất định.

Các thí nghiệm, thực hiện từ hồi tháng 4 đến tháng 7, xây dựng trên một lí thuyết gọi là Sự phát Điều hòa Cho phép Tiếng vọng (EEHG) do nhà lí thuyết máy gia tốc hạt SLAC (Trung tâm Máy gia tốc Thẳng Stanford) Gennady Stupakov đề xuất.

Trong EEHG, một chùm electron tương với một laser “hạt giống” có sự kết hợp thời gian và không gian, mặc dù có bước sóng dài hơn bước sóng mà các nhà nghiên cứu muốn có. Sự tương tác với laser hạt giống làm cho các electron trong chùm tia gói lại thành bó có hình dạng thích hợp để sau đó phát ra ánh sáng tia X kết hợp thời gian và không gian. Để so sánh, LCLS bắt đầu không với một laser mầm, mà với sự nhiễu ngẫu nhiên, dẫn tới sự kết hợp không gian nhưng không kết hợp thời gian.

Tại Máy gia tốc Kiểm nghiệm Máy Va chạm Thẳng Tiếp theo, đặt tại Trạm Cuối B, các nhà nghiên cứu đã có thể tạo ra một chùm tia kết hợp thời gian với bước sóng nhỏ hơn bốn lần so với bước sóng lúc bắt đầu của nó: trong vùng phổ tử ngoại. Cuối cùng, đội nghiên cứu muốn giảm bước sóng xuống 20% giá trị đó, tạo ra ánh sáng tử ngoại cực ngắn kết hợp không gian và thời gian, ổn định trong không gian và nhất quán theo thời gian.

“Đây là một bước tiến quan trọng”, nhà vật lí máy gia tốc SLAC Dao Xiang, người chỉ đạo thí nghiệm trên với sự hỗ trợ của Michael Dunning và Stephen Weathersby thuộc Khoa Thiết bị Kiểm nghiệm Phân viện Nghiên cứu Máy gia tốc. “Chúng tôi đã chứng minh được EEHG hoạt động”.

Đội nghiên cứu hiện đang nỗ lực xúc tiến việc công nhận lí thuyết và tạo ra những bước sóng ngắn hơn của ánh sáng kết hợp thời gian. Trong tương lai gần, các nhà nghiên cứu trên muốn xác nhận rằng kĩ thuật này có thể tăng cỡ lên vùng tia X. “NLCTA là một thiết bị kiểm nghiệm độc nhất vô nhị dành cho nghiên cứu và phát triển máy gia tốc thực nghiệm”, Hast nói. “Chúng tôi có kế hoạch sử dụng nó nghiên cứu thêm nhiều cơ sở vật lí chùm tia cơ bản nữa trong vài năm sắp tới”.

Nếu các thí nghiệm tương lai thành công như thí nghiệm này, thì EEHG còn có thể dùng trong LCLS-II để tạo ra các tia X kết hợp hoàn toàn, phát ra đều đặn đến mức chúng có thể đồng bộ hóa với một laser dùng cho các thí nghiệm bơm-khảo sát. Với ánh sáng tia X kết hợp hoàn toàn, các nhà nghiên cứu tại LCLS có thể thực hiện nhiều nghiên cứu chụp ảnh và hiển vi học độ phân giải cực cao hiện đang còn nhiều thách thức – những bổ sung đáng giá cho cỗ máy được kì vọng cao.

Nguồn: SLAC, PhysOrg.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Khi dòng điện tác dụng lên nam châm
08/06/2022
Khả năng khai thác lượng điện năng có vẻ vô tận là một trong những nền tảng của thế giới hiện đại. Công nghệ ấy
Nhận thức lịch sử về nam châm
28/05/2022
Vào năm 1600, một bác sĩ người Anh cho biết ngoài trọng lực, Trái Đất còn tác dụng những lực khác khi ông chỉ ra rằng hành
Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com