С момента рождения лазера в 1960-х годах человечество неустанно стремилось расширить его возможности, как физические, так и спектральные. Ученые словно художники, пытались нарисовать картину света, все ярче и точнее проникая в тайны микромира. Они добились впечатляющих успехов в мощности импульсов, достигнув пиковых значений благодаря технологии чирпированных импульсов, за которую в 2018 году была присуждена Нобелевская премия по физике. Однако вершина этой горы познаний – когерентные гамма-лучи – оставалась недосягаемой.
Гамма-лазер: Мечта или реальность?
Дело в том, что когерентный свет – это хор синхронизированных волн, создающих мощный коллективный эффект. Чем выше энергия фотонов (и следовательно, длина волны), тем сложнее добиться этой гармонии. Пока лазеростроение успешно освоило видимый, ультрафиолетовый и рентгеновский диапазоны, гамма-лучи – царство невероятно высоких энергий – оставались в тени.
Но теперь на горизонте появляется надежда. Ученые из Университета Рочестера (США) совместно с ELI Beamlines (Чехия), заручившись поддержкой Национального научного фонда США, взялись за амбициозный проект: изучить когерентные свойства излучения, возникающего при столкновении плотных пучков электронов с мощным лазерным полем.
Квантовый ключ к гамма-лучам
- Шаг первый: простые модели. Исследователи начнут с изучения взаимодействия одного или двух электронов с лазером, постепенно усложняя сценарий до сотен и тысяч частиц.
- Шаг второй: квантовая динамика. В основе их подхода лежит передовая квантовая теория – квантовая электродинамика, которая позволит моделировать сложные взаимодействия с невероятной точностью.
Цель – не просто теоретическое открытие, а практическая реализация лазера на свободных гамма-лучах. Это настоящий катализатор научного прогресса, подобный изобретению источников видимого и рентгеновского излучения в свое время.
“Возможность получать когерентные гамма-лучи станет настоящей революцией, открывая новые горизонты в исследовании атомного мира,” – подчеркивает Антонино Ди Пьяцца, профессор физики Университета Рочестера и руководитель проекта.
Международное сотрудничество: Лазерная симфония США и Европы
Проект объединяет теоретические знания американских ученых с экспериментальными возможностями ELI Beamlines в Чехии, создавая мощную симфонию научного сотрудничества между двумя континентами.
Гамма-лазер: Мир без границ
Представьте:
- Антивещество в лаборатории: Гамма-лучи, подобно хирургическому скальпелю, позволят создавать и изучать антивещество с невероятной точностью.
- Ядерные тайны раскрыты: Исследование ядерных процессов на новом уровне – от рождения до распада атомных ядер.
- Прозрачность для непроницаемых: Сканирование сложных объектов, таких как транспортные контейнеры, с помощью гамма-лучей, проникающих сквозь любые материалы.
Это лишь малая часть того, что может открыть гамма-лазер. Его создание – это не просто технический подвиг, а дверь в неизведанное, к новым открытиям и технологиям, способным изменить мир.
