使用STFC激光設備中心的雙子座激光器獲得的實驗結果首次表明,用接近光速運動的超薄箔鏡反射激光會(hui) 使得激光能量提高,這也證明了愛因斯坦於(yu) 1905年在其《論動體(ti) 的電動力學》一文中提出的狹義(yi) 相對論,此項研究成果發表在《自然通信》雜誌中。
該項實驗證明,強激光束與(yu) 一個(ge) 運動速度接近光速的密集電子表麵發生作用時,會(hui) 在入射光束與(yu) “鏡麵”之間發生動量轉移。通過對組合脈衝(chong) 在時域上的壓縮和反射波波長變短(因此能量變大),這種動量轉移導致了反射光的峰值功率顯著增加。
能夠觀察到此現象的實驗條件是很難滿足的,需要一個(ge) 超級大強度的激光使靶麵發生電離,同時使致密包電子(飛行鏡)加速,該飛行鏡僅(jin) 存在於(yu) 幾飛秒時間內(nei) ,第二束強激光在這段時間內(nei) 正麵碰撞飛行鏡,並被鏡麵反射。再加上需要使用僅(jin) 有幾納米厚的固體(ti) 靶麵和足夠強度對比質量的激光束,你會(hui) 獲得這個(ge) 稍有挑戰性的實驗方案。
然而,加爾興(xing) Max-Planck量子光學研究所、慕尼黑大學、貝爾法斯特皇後大學、中央激光研究所(CLF)的合作研究使用雙光束雙子座激光和僅(jin) 有50納米厚度的超薄箔靶麵,滿足了此實驗所需條件。研究人員觀察到激光束波長發生下移,從(cong) 800納米下移了約60納米,同時反射脈衝(chong) 寬度從(cong) 50飛秒壓縮至幾百阿秒量級(1阿秒為(wei) 10^-18秒)。
此實驗現象不僅(jin) 證明了愛因斯坦狹義(yi) 相對論,而且提供了一種產(chan) 生高強度阿秒激光的新思路和方法,阿秒激光在超快電子動力學和原子尺度上基礎物理學研究領域內(nei) 有著重要的需求和應用。
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