دانشمندان دانشگاه آکسفورد با همکاری پژوهشگران آلمانی موفق به ثبت بی‌سابقه‌ای در دنیای فیزیک لیزر شدند. آنها توانستند برای نخستین‌بار، قدرتمندترین پالس لیزری جهان را تنها در یک لحظه و با دقتی فوق‌العاده بالا ثبت و تحلیل کنند. این دستاورد علمی می‌تواند مسیر تحقیقات در حوزه‌هایی مانند فیزیک پلاسما، شتاب‌دهنده‌های ذرات و انرژی گداخت را متحول کند.
فناوری RAVEN؛ انقلابی در تصویربرداری از پالس‌های لیزری
این پیشرفت چشمگیر با بهره‌گیری از فناوری نوینی به نام RAVEN (ثبت بلادرنگ میدان‌های الکترومغناطیسی برداری) حاصل شده است. RAVEN قادر است ساختار سه‌بعدی کامل پالس‌های لیزری فوق‌متمرکز را در یک تصویر واحد ثبت کند؛ کاری که پیش از این با روش‌های سنتی و ترکیب صدها تصویر ممکن بود، آن هم با دقتی پایین‌تر و جزئیاتی ناقص.
پالس‌های لیزری فوق‌قدرتمند می‌توانند الکترون‌ها را در کسری از ثانیه به سرعت‌هایی نزدیک به نور برسانند. اما به دلیل نوسانات سریع و ساختار پیچیده این پالس‌ها، تصویربرداری دقیق از آنها همواره یکی از چالش‌های بزرگ فیزیک مدرن بوده است. اکنون با RAVEN، این مانع بزرگ از سر راه برداشته شده است.
چگونه RAVEN پالس لیزر را در یک لحظه ثبت می‌کند؟
در این روش نوآورانه، پرتو لیزر به دو مسیر تقسیم می‌شود. مسیر اول، تغییرات طیفی پالس را در طول زمان دنبال می‌کند، در حالی که مسیر دوم از یک کریستال خاص عبور کرده و قطبش‌های مختلف نور را تفکیک می‌کند. سپس، شبکه‌ای از لنزهای میکروسکوپی جبهه موج پالس را ثبت کرده و یک حسگر نوری سفارشی، تمام داده‌ها را در یک تصویر واحد ذخیره می‌کند.
در مرحله نهایی، یک الگوریتم هوش مصنوعی وارد عمل شده و با تحلیل داده‌های ثبت‌شده، ساختار سه‌بعدی کامل پالس لیزری را بازسازی می‌کند. این ترکیب هوشمندانه از اپتیک پیشرفته و یادگیری ماشینی، امکان تصویربرداری بلادرنگ از پالس‌های لیزری را فراهم کرده است.
گامی بزرگ برای آینده فیزیک و انرژی
دستاورد جدید نه‌تنها مرزهای دانش در حوزه لیزر را گسترش می‌دهد، بلکه می‌تواند کاربردهای گسترده‌ای در توسعه فناوری‌های نوین داشته باشد. از بهبود عملکرد شتاب‌دهنده‌های ذرات گرفته تا پیشرفت در تحقیقات مربوط به انرژی گداخت، این فناوری می‌تواند نقش کلیدی ایفا کند.
با این موفقیت، دانشمندان اکنون ابزار قدرتمندی در اختیار دارند تا پدیده‌های فیزیکی را با دقتی بی‌سابقه بررسی کنند و به درک عمیق‌تری از رفتار نور و ماده در شرایط شدید دست یابند.
