p Pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego têm cálculos sobre como criar feixes de laser retorcidos de alta intensidade - um tipo de pulso de laser que o mundo provavelmente nunca viu. Esses pesquisadores também fizeram a matemática sobre como usar esses pulsos de laser em forma de saca-rolhas para fazer pesquisas de ponta. Finalmente, eles têm previsões de como os materiais que planejam "perfurar" com pulsos de luz em saca-rolhas irão responder. p Atualmente, todo esse trabalho vive nos domínios da teoria e das simulações de supercomputadores. Mas isso está prestes a mudar, graças ao financiamento da National Science Foundation (NSF). Uma nova concessão permitirá que os pesquisadores da UC San Diego façam parceria com experimentalistas e realmente conduzam experimentos sondando as interações entre a luz torcida de alta intensidade e a matéria na nova Europa, instalações de ponta Extreme Light Infrastructure (ELI) na Romênia e na República Tcheca. Esta é a primeira doação da NSF para financiar pesquisadores nos Estados Unidos para testar seu trabalho teórico nas instalações do ELI.

p Alexey Arefiev, professor de engenharia mecânica e aeroespacial da UC San Diego, é o investigador principal da bolsa de três anos da NSF. A maior parte do trabalho experimental será feito no Extreme Light Infrastructure for Nuclear Physics (ELI-NP) na Romênia, que recentemente estreou seu sistema de laser de alta potência de 10 Petawatt.

p "É muito difícil fazer luz torcida de alta intensidade. Os métodos convencionais para torcer a luz não são aplicáveis, "disse Arefiev." Estamos entusiasmados com essas oportunidades. Você deve testar experimentalmente seu trabalho teórico, pois esta é a única maneira de melhorar sua compreensão de como a natureza realmente funciona. "

p Insights fundamentais para a física nuclear e astrofísica podem emergir deste trabalho. A pesquisa também pode levar a descobertas úteis para terapias tumorais não invasivas. Em particular:a luz torcida pode ser usada para melhorar as características do feixe de íons necessárias para terapias de prótons.

p "Por anos, Alexey Arefiev tem estado na vanguarda do trabalho de modelagem de interações luz-matéria em intensidades extremas. A oportunidade de testar este trabalho teórico moverá todo o campo de interações da matéria leve em intensidades extremas adiante. Este é um ótimo exemplo do melhor que as colaborações internacionais de pesquisa podem oferecer, "disse Vyacheslav (Slava) Lukin, um Diretor de Programa para o programa de Física de Plasma na National Science Foundation.

p A colaboração única surgiu de um esforço do Departamento de Estado dos EUA para encorajar a colaboração científica internacional por meio de um diálogo US-ELI.

p A equipe da UC San Diego fará parceria com uma equipe liderada por Dan Stutman, um cientista pesquisador da Universidade Johns Hopkins que também é cientista sênior e chefe de experimentos de laser de física nuclear no ELI-NP. O trabalho teórico na UC San Diego também ajudará a orientar e comparar pesquisas em andamento sobre luz torcida de alta intensidade e alta energia nas instalações de laser ELI-NP e CETAL-PW na Romênia - trabalho liderado por Stutman e financiado pelo Ministério Romeno de Pesquisa e Inovação.

p Pulsos laser saca-rolhas

p O roteiro teórico para criar a luz saca-rolhas baseia-se no trabalho realizado por Yin Shi, pesquisador de pós-doutorado no Relativistic Laser-Plasma Simulation Group de Arefiev na UC San Diego Jacobs School of Engineering e ex-bolsista da Newton International Fellowship da Royal Society (Reino Unido).

p "Vamos finalmente descobrir o que fazemos e não entendemos sobre a luz em saca-rolhas. Esta chance de realmente criar, estudar e testar esses pulsos de laser especiais é uma oportunidade incrível, tanto intelectualmente quanto em termos de minha carreira, "disse Shi." Estou ansioso para aproveitar ao máximo os lasers e as equipes de pesquisa do ELI. "

p Uma vez que a luz do saca-rolhas é gerada, Arefiev e sua equipe trabalharão com experimentalistas para garantir que esses pulsos de laser de alta intensidade interajam com os materiais que estão sondando de forma a gerar campos magnéticos nunca antes produzidos. Isso envolve garantir que o momento angular orbital que dá a esses pulsos ultracurtos sua forma de saca-rolhas seja realmente transferido para o material de plasma.

p Finalmente, a equipe tem previsões de como os campos magnéticos afetarão a dinâmica dos íons.

p "Há tanta física a ser descoberta. Há tanto que não sabemos sobre como os pulsos de laser com momento angular orbital se comportarão, como o momento angular orbital vai se transferir para os materiais de plasma, e como isso afetará o transporte de íons, "disse Arefiev." A vida é cheia de surpresas, este trabalho experimental pode levar a muitas novas descobertas. "