Российские ученые под руководством доктора физико-математических наук Александра Соловьева работают над созданием экзаваттного лазера экстремальной мощности. Одна из главных задач проекта — экспериментально подтвердить эффект рождения вещества из вакуума под действием света.
Основой для прорывных экспериментов станет лазерная система PEARL (петаваттный параметрический лазер), созданная в РФ еще в 2007 году. Она остается мощнейшей в стране и одной из самых сильных в мире. Именно ее конфигурация предопределила архитектуру многих современных лазерных установок сверхвысокой мощности.
Главный недостаток традиционных ускорителей частиц (синхротронов) — их размеры, достигающие десятков километров из-за ограничений по пробойному напряжению. Лазерно-плазменные ускорители лишены этого недостатка: плазма не боится пробоя, что позволяет создавать поля в тысячи раз сильнее, а размеры установки — сокращать в тысячи раз, делая ее компактной и доступной для обычных лабораторий.
Следующий этап — проект класса «мегасайенс» XCELS (Центр исследований экстремальных световых полей). Установка будет состоять из 12 каналов мощностью 50 петаватт каждый. Благодаря когерентному сложению этих каналов ученые надеются создать идеальную сферическую электромагнитную волну.
Ожидается, что в фокусе такой волны электрическое поле достигнет значений, при которых пространство и время начнут менять свои свойства. Как следствие, из физического вакуума начнут рождаться электрон-позитронные пары, то есть произойдет прямая трансформация лазерной энергии в материю.
Александр Соловьев занимается двумя ключевыми задачами в рамках XCELS. Первая — разработка системы фокусировки с синхронизацией до долей фемтосекунды и точностью совмещения до нанометров. Вторая — интеграция дополнительного высокочастотного канала «Мультитера» мощностью не менее 20 тераватт для прикладных исследований.
Разрабатываемые технологии уже находят применение в медицине и промышленности. Лазерно-плазменное ускорение частиц позволяет создавать компактные источники рентгеновского излучения. Они могут использоваться для диагностики и лечения онкологических заболеваний, а также для промышленной интроскопии объектов.
Читайте также: «Физики создают квантовый компьютер размером с монету на магнонах».