科學家在二維多普勒光譜儀上實時捕捉到熱密等離子體運動

來自印度孟買的塔塔基礎研究院、來自英國約克大學和盧瑟福阿普爾頓實驗室的一支聯合科學團隊利用一個二維多普勒光譜儀,成功捕捉到固體表面不同位置的高強度、飛秒激光誘導的熱密等離子體運動

科學家在二維多普勒光譜儀上實時捕捉到熱密等離子體運動

他們用一個超高強度(10^19 W/sq.cm)的 25 飛秒激光脈衝(泵)引爆了一個固體表面,產生了一個熱的、密集的等離子體,並通過反射一個相對弱的第二飛秒脈衝(探針)來監測其超快速運動。快速演變的等離子體對反射的探針脈衝施加的波長的多普勒偏移給出了等離子體的向外(藍移)和向內(紅移)的運動。

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由超高強度激光在固體目標表面產生的熱而密集的等離子體的運動。因此膠片顯示了等離子體的不同區域在不同時間的高速運動,這與通常預期的某種均勻運動完全不同。以前的研究沒有在一次實驗中捕捉到整個等離子體表面的運動–“舞池”(dance floor)。這個團隊將飛秒級的時間分辨率與微米級的空間分辨率結合起來,從而捕捉到了等離子體在不同橫向位置的超快速扭曲和轉動。

實驗設計了一個新穎的二維多普勒監測器,它有16個獨立的、單次拍攝的、高分辨率的光譜儀,全部由泵浦激光脈衝觸發,並捕捉到不同空間位置的等離子體的瞬時速度。他們表明,等離子體的不同部分在不同時間移動,這與通常預期的某種程度上的均勻運動相反。這種新方法可以證明對於跟蹤熱和能量沿着表面的流動以及觀察等離子體不穩定性的增長非常有用,對於理解激光等離子體科學和推動高強度、飛秒激光驅動的激光等離子體在成像和激光融合中的應用非常重要。

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