新超強激光如全球陽光集中照射一粒塵埃

【大紀元2021年05月15日訊】（大紀元記者張妮編譯報導）科學家發明了一種生成超高強度激光的技術。研究人員打比方說，其強度相當於地球上接收到的所有陽光的能量，聚焦於一個塵埃那麼小一點的面積上。

研究負責人韓國光州科學技術院（Gwangju Institute of Science and Technology）的南昌熙（Chang-hee Nam）介紹說，他們能夠實現的激光強度，就像把全球的陽光集中照射在只有10微米的這麼小的面積上。這樣的面積和一粒塵埃，或是一個紅細胞差不多大。這種激光脈衝在幾個飛秒的瞬間內，強度達到每平方釐米10²³瓦。

研究組讓激光通過一種障礙路徑，使激光被反射，以及控制構成激光的光子的運動，使其強度不斷增加。激光雖然具有粒子的特點（因為光是由一個個光子組成的物質），但是同時又有能量波的特點，研究人員發現，控制激光的波陣面（wavefront，類似海浪的前端）對於聚焦激光的能量也很重要。

南昌熙說，他們的研究組花了十年時間才實現這項技術。「我們花了十幾年時間開發這套飛秒激光技術。2017年我們達到了4PW的輸出功率。後來我們把目標集中在聚焦激光束上，從開始的28釐米聚焦到1微米。為了達到這一步，我們使用可變形的鏡子幫助控制激光的波陣面。」

研究介紹說，超高功率的激光有助於激光束不產生扭曲；可變形的鏡面保證光束非常精准地聚焦。兩個方面配合實現了這種高強度激光。

探索光與光之間的互動

如此高強度的激光有助於科學家探索早期的宇宙。南昌熙說：「用高強度激光我們能研究由光與光之間的互動產生的正負電子對現象。理論猜測在早期的宇宙內、超新星爆發或從黑洞噴出的等離子射流內，都存在這種現象。」

以前科學家只能通過理論計算進行推測，有了這樣高強度的激光，科學家可以開始在實驗室進行模擬，探索這些理論。

或成為癌症新療法

高強度激光有希望成為治療癌症的一種有效的方法。

質子療法是新一代治療癌症的方法，用加速器把帶正電的質子束照射患者的癌細胞。這種療法已經初見成效，只是加速器需要一個較大防輻射罩，成本較高。南昌熙說，這種高強度激光能夠達到類似的效果，成本卻低一些，更多患者可以負擔得起。

這種激光雖然是轉瞬即逝，但是看起來它將對物理界和其它科學領域產生巨大的影響。這份研究5月6日發表於《光學設計》（Optica）期刊。◇

責任編輯：朱涵儒