Нижегородские физики создали лазер, не имеющий аналогов
Изобретение не только поможет ученым из Института прикладной физики РАН проводить ранее недоступные эксперименты, но и найдет практическое применение, например в медицине.
Внушительное по размерам и обилию различных труб, проводов, приборов и мониторов устройство занимает целую комнату.
- Лазерный комплекс работает по принципу усиления "чирпованных" импульсов, - показывает заведующий отделом нелинейной и лазерной оптики ИПФ РАН Ефим Хазанов. - Это значит, что короткие, продолжительностью всего 45 фемтосекунд (1 фс равняется десяти в минус пятнадцатой степени секунды) энергетические импульсы, создаваемые генератором, сначала растягиваются во времени и только затем усиливаются. Растягивать их необходимо потому, что в своем изначальном, "коротком" состоянии импульсы очень мощные и ни один усилитель не выдержит их воздействия.
В качестве усилителей ученые используют выращенные здесь же кристаллы дигидрофосфата калия (DKDP). В них лазерные импульсы подвергаются параметрическому усилению, после чего снова сжимаются в специальном устройстве - компрессоре. Претерпев все эти метаморфозы, лазерный луч обретает невероятную мощность. Кстати, с кристаллами DKDP в создании лазеров этот метод применяется впервые!
Изобретенная нижегородскими учеными лазерная система одна из пяти мощнейших в мире. Она вырабатывает лучи мощностью до 0,5 петаватта (1015 Вт). Это примерно в 200 раз больше, чем мощность всех существующих в мире электростанций! На создание лазера ушло шесть лет, были потрачены десятки миллионов рублей. Завершились работы в 2016 году. Теперь речь идет о применении новинки: к конструкции "пристраивают" вакуумную камеру, в которой физики будут проводить эксперименты с экстремальными состояниями вещества. Разработка также ляжет в основу создания более компактных лазеров для применения в медицине, например, при лечении рака.
- Болезнь можно лечить при помощи элементарных атомных частиц - протонов, - объясняет Ефим Хазанов. - В отличие от рентгеновского протонное излучение не повреждает здоровые ткани на пути к опухоли, а бьет точно в цель. Это позволяет значительно уменьшить вред от облучения. В настоящее время такая терапия уже применяется в Японии, но там используют огромные громоздкие ускорители, занимающие сотни метров. Фактически даже не протонные комплексы создаются при клиниках, а клиники при комплексах, поэтому их так мало. А мы при помощи параметрических усилителей сможем сделать протонные установки гораздо более компактными и доступными. Остается решить вопрос с быстротой их действия: пока новый лазер может "выстреливать" только один раз в полчаса.
Достижение физиков ИПФ РАН и саровского ядерного центра одобрили ведущие ученые мира, и теперь нижегородские разработки будут использованы при строительстве огромной электростанции, работающей на водороде. Согласно стартовавшему в апреле общеевропейскому проекту HiPER, ее прототип должен быть построен в Великобритании к 2030 году.
