Un sistema laser rivoluzionario
Al momento, i laser ad alta intensità disponibili forniscono la potenza di un petawatt alla frequenza di una pulsazione laser al secondo. Tuttavia, le applicazioni pratiche nella fisica ad alta energia necessitano di fonti di laser che possano sviluppare una frequenza di impulsi più elevata e dimostrare un'efficienza maggiore. Gli scienziati immaginano un tasso di ripetizione di 10-kHz, che significa una potenza laser media di 100 kW. Anche se le fibre laser sono ideali per le applicazioni di potenza media alta, quelle ultraveloci producono impulsi a energia molto bassa a causa delle non linearità ottiche. Gli scienziati hanno avviato il progetto ICAN ("International coherent amplification network"), finanziato dall'UE, per raccogliere l'efficienza, la controllabilità e la capacità di alta potenza di fibre laser per produrre fonti di impulsi ad alta energia e ad alti tassi di ripetizione. Attraverso una serie di conferenze e workshop, il progetto ha esaminato la possibilità di aggiungere coerentemente degli impulsi da migliaia di laser a fibra. Tale sistema dovrebbe fornire la potenza e l'efficienza necessarie per produrre economicamente un grande flusso di protoni relativistici su lunghezze di millimetri. Un sistema laser per la fisica ad alta energia richiede migliaia di fibre, ciascuna delle quali fornisce una piccola quantità di energia laser. Offre il vantaggio di affidarsi a elementi di telecomunicazione testati con successo. Sono state registrate delle ottime prestazioni grazie all'efficienza del diodo laser. Per scoprire ulteriormente il concetto del sistema laser, gli scienziati hanno affrontato diversi aspetti, che vanno dai limiti fisici fondamentali alla produzione potenziale di laser. In particolare, hanno esaminato l'efficienza e anche i limiti di potenza media e di picco di sistemi laser ultraveloci assemblati coerentemente. Inoltre, è stata studiata la ricombinazione spaziale e temporale di una quantità enorme di amplificatori oltre alla qualità del raggio spaziale e temporale. È stata analizzata la riduzione della durata dell'impulso e la manipolazione della sua forma. Il risultato finale del progetto include una mappa di attuazione e una che evidenzia gli ostacoli tecnici, le soluzioni proposte e i metodi di produzione per aumentare il coinvolgimento internazionale e la consapevolezza. La tecnologia ICAN può trovare importanti applicazioni anche nella trasmutazione nucleare, nei raggi gamma di energia specifica per l'individuazione di isotopi sia nella farmacologia nucleare che nella terapia a protoni.
Parole chiave
Laser a fibra, acceleratore di particelle, fisica ad alta energia, tasso di ripetizione, potenza media, diodo al laser, amplificatore
