Tạo ra nguồn sáng mạnh gấp 1 tỉ lần Mặt trời

Các nhà nghiên cứu vừa công bố kết quả của một thí nghiệm tạo ra ánh sáng sáng nhất từng tồn tại trên Trái đất.

Nghiên cứu này được công nhận là “một điều tuyệt vời đáng kinh ngạc”. Nó cũng có ý nghĩa rất lớn trong việc tạo ra một loại tia X mới, và xác nhận một số điểm cơ bản của điện động lực học.

Donald Umstadter, nhà nghiên cứu hàng đầu của dự án cho biết: "Đã có rất nhiều lý thuyết, nhiều ý tưởng hay được đưa ra từ năm này đến năm khác nhưng chúng chỉ để xếp xó và chưa bao giờ được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Bởi một lẽ rất đơn giản rằng, giới nghiên cứu chưa bao giờ có một nguồn ánh sáng đủ sáng để thực hiện những thí nghiệm này. Có nhiều dự đoán khác nhau cho những gì sẽ xảy ra, và chúng tôi đã xác nhận được một số trong những dự đoán này”.

Các nhà vật lí thuộc trường Đại học Nebraska-Lincoln, đã sử dụng laser DIOCLES - một trong những laser mạnh nhất ở Mỹ để tạo ra tia sáng cực mạnh này.

Nhóm nghiên cứu đã phóng laser bằng các chùm điện tử treo helium để xem mỗi lần phát nổ các photon phát tán ra từ một điện tử đơn lẻ như thế nào.

Trong điều kiện ánh sáng điển hình, sự tán xạ photon là có thể quan sát được, nhưng các electron thường chỉ phân tán một photon một lần. Một số thí nghiệm laser trước đó đã phân tán một vài photon từ cùng một điện tử - nhưng thí nghiệm mới này đã phân tán gần 1.000 photon cùng một lúc.

Tạo ra nguồn ánh sáng mạnh nhất thế giới (Ảnh: University Communication).

Và đỉnh điểm của việc này là sự tán xạ quá mãnh liệt đến nỗi nó thực sự thay đổi bề mặt của các vật thể. Umstadter cho biết: "Khi chúng ta có ánh sáng rực rỡ này, chúng ta có thể khiến mọi thứ trở nên phân tán. Điều cơ bản này làm cho mọi thứ có thể nhìn thấy được - về cơ bản là những thay đổi trong tự nhiên".

Vì vậy, thay vì một photon tán xạ ở cùng một góc và năng lượng trước và sau khi nó va vào electron – quy trình thường diễn ra trong một nguồn ánh sáng bình thường, laser siêu sáng mới được tạo ra này có thể biến đổi cả góc và năng lượng đó.

Umstadter nói: "Khi bạn cho vật thể xuất hiện dưới ánh sáng siêu mạnh này, mọi thứ trông vô cùng lạ lẫm, giống như đó là một vật thể hoàn toàn khác – đây không phải là điều thường gặp khi bạn nhìn vật thể dưới một nguồn sáng bình thường”.

“Một vật thể bình thường sẽ trở nên sáng hơn, vì nguồn sáng cực mạnh đã làm thay đổi diện mạo của đối tượng. Ánh sáng phát ra ở các góc độ khác nhau, với màu sắc khác nhau, tùy thuộc vào độ sáng của nó",ông cho biết thêm.

Khi một electron chạm vào tia laser sáng, nó thực sự tạo ra phóng xạ photon của nó. Photon đơn này mang năng lượng tổng hợp của tất cả các photon đã va vào electron đó – điều này cho photon năng lượng và bước sóng tương đương của tia X.

Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng, các photon tia X đặc biệt này có thể được sử dụng để săn tìm những khối u mà các tia X hiện tại không thể nhìn thấy. Và dựa vào đây họ có thể tạo ra một máy ảnh cực nhanh để chụp lại các chuyển động của electron và các phản ứng hóa học, hoặc đơn giản là tạo ra các hình ảnh 3D của các vật thể nano.

Nhưng trong thời gian chờ đợi, chúng ta chỉ có thể tin tưởng rằng ánh sáng sáng nhất đã từng được tạo ra trong phòng thí nghiệm này có thể khiến các điện tử làm những điều lạ lùng. Và chúng ta vẫn còn rất nhiều điều để tìm hiểu về những thứ cơ bản của thế giới này. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Photonics.