As interações entre pulsos intensos de laser e espelhos de plasma têm sido o foco de vários estudos recentes de física devido aos efeitos interessantes que produzem. Experimentos revelaram que essas interações podem gerar um processo físico não linear conhecido como harmônicos de alta ordem, caracterizado pela emissão de radiação ultravioleta extrema (XUV) e breves flashes de luz laser (isto é, pulsos de attossegundos).



Pesquisadores do Extreme Light Infrastructure ERIC, na República Tcheca, e da Universidade de Osaka, no Japão, descobriram recentemente uma transição surpreendente que ocorre durante as interações entre pulsos de laser intensos e espelhos de plasma. Esta transição, marcada por uma emissão anómala de radiação XUV coerente, foi delineada num artigo publicado na Physical Review Letters .

“Os espelhos oscilantes relativísticos são um conceito fascinante com grande potencial para pulso intenso de attossegundos e geração de XUV brilhante”, disse Marcel Lamač, um dos pesquisadores que realizou o estudo, ao Phys.org.

"Estávamos reinvestigando algumas das suposições sustentadas em trabalhos anteriores e descobrimos que uma forte automodulação pode ocorrer durante a intensa interação laser-espelho, alterando as propriedades da radiação ultravioleta extrema (XUV) emitida pela superfície, que pode então se propagar anormalmente ao longo do superfície."

A interessante descoberta de Lamač e seus colegas foi feita enquanto testavam previsões de trabalhos anteriores na área. A equipe realizou várias simulações numéricas e multidimensionais de partículas na célula em resoluções extremamente altas, com o objetivo de compreender melhor a interação entre elétrons e íons durante a interação de plasmas de densidade sólida com lasers intensos.

"Uma das consequências mais imediatas do nosso trabalho é que deve ser tomado muito cuidado na seleção do alvo e no controle pré-plasma para evitar a perda de coerência espaço-temporal nos altos harmônicos refletidos", disse Lamač.

"Uma vez que descobrimos que a emissão modulada pela instabilidade relativística pode ser mais eficiente do que os altos harmônicos refletidos na faixa XUV, esta emissão também pode ser considerada como uma fonte XUV potencialmente altamente eficiente, o que exigiria um controle tão preciso das condições experimentais para alcançar alto rendimento de emissão XUV."

A emissão de radiação XUV que Lamač e os seus colegas observaram nas suas simulações tem uma propriedade única e interessante. Especificamente, os pesquisadores descobriram que esta radiação coerente se propaga paralelamente à superfície do espelho de plasma. Cálculos adicionais ligaram esta emissão anômala a oscilações acionadas por laser de nanogrupos de elétrons relativísticos originados da instabilidade da superfície do plasma.

"Acreditamos que existe um potencial interessante no controle potencial desta automodulação do espelho, onde uma maior coerência poderia ser alcançada para uma geração de XUV mais coerente de banda estreita nos estágios iniciais da instabilidade da superfície", acrescentou Lamač.

Este trabalho recente de Lamač e seus colaboradores reuniu novos insights sobre os processos físicos decorrentes da interação entre pulsos intensos de laser e espelhos de plasma. Os resultados das simulações dos investigadores poderão em breve abrir caminho para mais estudos que explorem a emissão anómala que observaram, levando potencialmente a novas descobertas interessantes.

Mais informações: M. Lamač et al, Emissão relativística anômala de espelhos de plasma automodulados, Cartas de revisão física (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.205001
Informações do diário: Cartas de revisão física

© 2023 Science X Network