Por primera vez en el mundo, Shanghai Optics Machinery ha logrado un gran avance en el experimento de aceleración directa de electrones láser de vórtice súper Fuerte.

Recientemente, el equipo de investigación del laboratorio nacional clave de Ciencia y Tecnología láser súper fuerte del Instituto de maquinaria Óptica y de precisión de Shanghai de la Academia China de Ciencias verificó por primera vez en el mundo experimentalmente la viabilidad de utilizar el láser relativista Laguerre - Gauss (lg) para lograr la aceleración láser directa (dla), logrando la producción de haces de electrones ultrarápidos estables, de baja emisión y de alta precisión. Este progreso rompe el cuello de botella central de la tecnología tradicional de aceleración directa láser Gauss y abre un nuevo camino para el Desarrollo iterativo de aplicaciones de vanguardia como aceleradores de partículas en miniatura y fuentes de radiación de alta energía. Los resultados relevantes se publican en Physical Review Letters 137, 025001 (2026), bajo el título "experimental demonstration of directorally and collamated Electronic Acceleration with Hollow Laguerre - gaussian lasers".

Con la rápida iteración de la tecnología láser de femtosegundos súper fuertes, la intensidad del láser ha entrado en el nivel relativista (intensidad > 10 W / CM m2). En estas condiciones físicas extremas, la materia se ioniza completamente, formando un plasma compuesto por electrones e iones. Entre ellos, los electrones de muy poca masa se pueden acelerar directamente por campos eléctricos láser. este proceso se llama aceleración láser directa (dla) y es la base central de muchos campos de vanguardia, como aceleradores avanzados, fuentes de radiación de alta energía, fuego rápido láser y Ciencia asec. sus avances tecnológicos están directamente relacionados con el proceso de desarrollo de múltiples disciplinas.

Sin embargo, durante mucho tiempo, la tecnología tradicional de dla ha estado atrapada en un problema central: la tecnología se basa principalmente en la fuerza motriz cualitativa longitudinal del láser de gauss, pero la fuerza motriz cualitativa horizontal del láser de Gauss se distribuye de gauss, lo que inevitablemente excluirá a los electrones hacia el lado, obstaculizará seriamente la aceleración estable de los electrones y limitará en gran medida el ritmo de la tecnología de dla del laboratorio a la aplicación práctica, convirtiéndose en un problema de "cuello atascado" que molesta a los campos relacionados.

Sobre la base de la investigación previa sobre la generación y aceleración impulsada por láser LG súper fuerte, el equipo de Investigación amplió de manera innovadora el campo láser estructurado al campo de los experimentos de aceleración electrónica. Entre ellos, el láser Laguerre - Gauss (lg), con su distribución única de intensidad hueca y momento angular orbital interno (oam), ofrece una posibilidad sin precedentes para el control preciso de los electrones y se convierte en la clave para romper el cuello de botella tecnológico.

Los resultados experimentales muestran que el láser LG polarizado circularmente zurdo tiene un campo eléctrico longitudinal único en el eje óptico, combinado con el efecto de haz de campo transversal, formando una estructura estable de aceleración de "burbuja de vacío", que es similar a la estructura de burbuja de plasma en la aceleración clásica del campo de cola, proporcionando un excelente ambiente para la Aceleración estable y eficiente de los electrones.

Este resultado no solo llena el vacío en la verificación experimental de dla impulsada por láser LG relativista, sino que también rompe el cuello de botella de rendimiento de la tecnología tradicional de aceleración láser, mejora en gran medida la estabilidad y la directividad del haz de electrones y sienta una base sólida para la iteración de actualización de la tecnología de aceleración láser. Además, el gradiente de aceleración en el campo láser LG es proporcional a la intensidad del láser y no tiene nada que ver con el complejo entorno plasmático en las etapas posteriores. esta característica abre un nuevo camino para la fabricación de estructuras de microaltación a nivel de micras, lo que se espera que permita que el "microarraptor" pase del concepto a la realidad. En el futuro, con una mayor optimización de la tecnología, se espera que esta tecnología se aplique ampliamente en física ultrarrápida, ciencia de materiales, imágenes médicas y otros campos para promover el desarrollo acelerado de disciplinas relacionadas.

Cita:Por primera vez en el mundo, Shanghai Optics Machinery ha logrado un gran avance en el experimento de aceleración directa de electrones láser de vórtice súper Fuerte.Instituto de maquinaria de precisión Óptica de Shanghai [cita: 8 de julio de 2026]