ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเนแบรสกา - ลินคอล์นได้ทำการทดลองเมื่อไม่นานมานี้ซึ่งพวกเขาสามารถเร่งอิเล็กตรอนพลาสมาให้ใกล้เคียงกับความเร็วแสง “ จรวดเชิงแสง” นี้ซึ่งผลักอิเล็กตรอนด้วยแรงที่มากกว่าล้านล้านล้านเท่าที่เกิดจากจรวดธรรมดาอาจมีผลกระทบอย่างรุนแรงต่อทุกสิ่งตั้งแต่การเดินทางในอวกาศไปจนถึงคอมพิวเตอร์และนาโนเทคโนโลยี
เมื่อพูดถึงอนาคตของการสำรวจอวกาศและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์มันชัดเจนว่าแสงจะมีบทบาทสำคัญ ในอีกด้านหนึ่งหน่วยงานอวกาศกำลังตรวจสอบ "การสื่อสารด้วยแสง" - การส่งข้อมูลโดยใช้เลเซอร์ - เพื่อจัดการกับจำนวนข้อมูลภารกิจที่เพิ่มขึ้นจะรวบรวมและส่งไปยังโลก ในทางกลับกันนักวิจัยและวิศวกรกำลังมองหาเลเซอร์เพื่อทำการปรับแต่งสสารด้วยกล้องจุลทรรศน์และคอมพิวเตอร์ออพติคอล
อย่างไรก็ตามหนึ่งในความท้าทายหลักของแอพพลิเคชั่นประเภทนี้คือขนาดของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง สิ่งที่เกิดขึ้นคือความจริงที่ว่าเลเซอร์พลังงานสูงทั่วไปมักมีขนาดใหญ่และมีราคาแพง ดังนั้นความสามารถในการลดขนาดกระบวนการที่แสงถูกใช้เพื่อเร่งอนุภาคไม่เพียง แต่จะเป็นประโยชน์สำหรับนักวิจัยเท่านั้น แต่ยังสามารถนำไปสู่การประยุกต์ใช้งานใหม่ ๆ นับไม่ถ้วน
นี่คือสิ่งที่ทีมงานจาก Extreme Light Laboratory (ELL) ของทีม UNL ใช้ Diocles Laser ของห้องปฏิบัติการ เลเซอร์เอ็กซเรย์นี้ซึ่งสว่างกว่าดวงอาทิตย์สิบล้านเท่าใช้เพื่อโฟกัสเลเซอร์พัลส์อย่างรวดเร็วบนพลาสมาอิเล็กตรอนซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการเร่งเวค (หรือการเร่งอิเล็กตรอน) การศึกษาที่อธิบายการค้นพบของพวกเขาเมื่อเร็ว ๆ นี้ปรากฏใน จดหมายทบทวนทางกายภาพ
โดยปกติแสงจะมีแรงเล็กน้อยในทุกที่ที่มันถูกสะท้อนกระจายหรือดูดซับ ในขณะที่แรงมีขนาดเล็กมากมันสามารถมีผลสะสมเมื่อมันถูกโฟกัสอย่างเหมาะสมและต่อเนื่อง ในระหว่างการทดลองทีมพบว่าแสงพัลส์ทำให้อิเล็กตรอนในพลาสมาถูกผลักออกจากเส้นทางของพัลส์ทำให้เกิดคลื่นพลาสมาเมื่อตื่น
อิเล็กตรอนยังเร่งความเร็วเพิ่มขึ้นจาก“ เวฟฟีลด์” ซึ่งนำพวกเขาไปสู่ความเร็วอัลตร้า - สัมพันธ์ (เช่นใกล้กับความเร็วของแสง) ดังที่ Donald Umstadter ผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการ Extreme Light อธิบายในการแถลงข่าวของเนบราสก้าวันนี้:
“ การประยุกต์ใช้แสงที่เข้มข้นและแปลกใหม่นี้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องเร่งอิเล็กตรอนขนาดกะทัดรัด แต่สิ่งใหม่ที่แปลกใหม่และเป็นวิทยาศาสตร์มากขึ้นในผลลัพธ์ของเราคือการใช้แรงของแสงส่งผลให้เกิดการเร่งความเร็วของสสารโดยตรง”
การทดลองใหม่นี้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการควบคุมเฟสเริ่มต้นของการเร่งความเร็วของ Wakefield อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องเร่งอิเล็กตรอนขนาดกะทัดรัด มันมีความสำคัญในการที่มันมีแอปพลิเคชั่นมากมายที่ก่อนหน้านี้ไม่สามารถทำได้เนื่องจากขนาดที่ใหญ่ของเครื่องเร่งอิเล็กตรอนธรรมดา
แอปพลิเคชั่นหนึ่งที่เรียกว่า“ ปากคีบแบบออปติคัล” ซึ่งเป็นกระบวนการที่แสงถูกใช้เพื่อจัดการกับวัตถุด้วยกล้องจุลทรรศน์ แอปพลิเคชั่นที่เป็นไปได้อีกอย่างคือแนวคิดที่เรียกว่า“ เรือใบอ่อน” (aka. solar หรือ photon cell) เป็นวิธีการขับเคลื่อนอวกาศซึ่งใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มุ่งเน้นในการเร่งความเร็วของการสะท้อนแสงเป็นความเร็วที่เหลือเชื่อ
ตัวอย่างหนึ่งของสิ่งนี้คือ Breakthrough Starshot ยานอวกาศที่นำเสนอได้รับการพัฒนาโดย Breakthrough Initiatives ซึ่งเป็นองค์กรที่ไม่แสวงหาผลกำไรก่อตั้งโดยมหาเศรษฐีชาวรัสเซีย Yuri Milner ยานอวกาศนี้จะพึ่งพาเลเซอร์ที่มุ่งเน้นเพื่อเร่งความเร็วให้เป็นความเร็วสัมพัทธภาพ (20% ของความเร็วแสง) ด้วยความเร็วนี้ยานจะสามารถเดินทางไปยัง Alpha Centauri ในเวลาเพียง 20 ปีและสามารถส่งภาพดาวเคราะห์นอกระบบที่มีอยู่กลับมาได้ (รวมถึง Proxima b)
ในระหว่างนี้การทดลองนี้มีโอกาสที่จะเปิดโอกาสการวิจัยอย่างจริงจังสำหรับนักฟิสิกส์ของอนุภาค การศึกษานำโดย Grigoroy Golovin นักวิจัยหลังปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยเนแบรสกา - ลินคอล์น (UNL) Extreme Light Laboratory (ELL) และรวมถึงนักวิทยาศาสตร์หลายคนจาก ELL และ Shanghai Jiao Tong University
