Исследователи из Университета Рочестера и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре разработали лазерное устройство размером меньше пенни. Оно может использоваться в системах LiDAR, применяемых в беспилотных автомобилях, и для обнаружения гравитационных волн — одного из самых сложных экспериментов для наблюдения и понимания нашей Вселенной.
Оптическая метрология
Методы измерения на основе лазеров, известные как оптическая метрология, могут быть использованы для изучения физических свойств объектов и материалов. Однако для достижения точного контроля лазерных волн требуется громоздкое и дорогое оборудование. Это создаёт препятствие для развёртывания упрощённых и экономически эффективных систем.
Новый чип-лазер
Новый чип-лазер, описанный в статье, опубликованной в журнале Light: Science & Applications, может проводить чрезвычайно быстрые и точные измерения. Он способен очень точно изменять свой цвет в широком спектре света на очень высоких скоростях — около 10 квинтиллионов раз в секунду.
В отличие от традиционной кремниевой фотоники, лазер изготовлен из синтетического материала, называемого ниобатом лития, и использует физическое явление, известное как эффект Поккельса. Оно изменяет показатель преломления материала при наличии электрического поля.
Протонные пучки гигаэлектронвольт (ГэВ)
Протонные пучки с энергиями в гигаэлектронвольтах (ГэВ), которые ранее считались достижимыми только с помощью массивных ускорителей частиц, вскоре могут быть получены в компактных установках благодаря прорыву, совершённому исследователями из Университета Осаки.
Команда под руководством профессора Масакацу Мураками разработала новую концепцию, называемую ускорением с помощью микроноzzle (MNA). Они успешно продемонстрировали генерацию высококачественных протонных пучков класса ГэВ с помощью продвинутого численного моделирования. Это достижение стало первым в мире.
Статья «Generation of giga-electron-volt proton beams by micronozzle acceleration» была опубликована в Scientific Reports.
Турбулентность в плазме
Турбулентность в плазме играет решающую роль в регулировании удержания тепловой энергии и перемешивания топливных частиц, что напрямую влияет на производительность термоядерных реакторов.
Для анализа того, как вихри и потоки возникают, локализуются и взаимодействуют в турбулентности плазмы, Го Ятоми из Национального института по изучению термоядерного синтеза (в то время аспирант SOKENDAI) и доцент Мотоки Наката из Университета Комадзава (также приглашённый исследователь в RIKEN iTHEMS) разработали новый аналитический метод, называемый многополевой сингулярной разложением (MFSVD).
Этот метод расширяет математическую основу сингулярного разложения до нескольких физических величин, позволяя разложить сложную турбулентность на набор общих пространственных паттернов (или базисов), которые захватывают коррелированные флуктуации в различных полях, таких как плотность, температура и электрический потенциал.
Исследование опубликовано в Physical Review Research.