Лазер меняет правила игры: свет научился трюкам быстрее мысли

Обычно лазеры ассоциируются с красной точкой на стене или хирургическими операциями. Но рентгеновские лазеры на свободных электронах — это совсем другой уровень. Здесь пучок электронов разгоняется почти до скорости света, а потом заставляется плясать в магнитных ондуляторах. В итоге рождается излучение такой яркости и мощности, что привычные источники света рядом выглядят тусклыми свечками. Именно с этим инструментом работает Европейский XFEL — один из крупнейших лазеров в мире, растянувшийся на полтора километра под землёй.

Лазер как музыкант

Молодой исследователь из Новосибирска сравнил принцип работы установки с ситуацией, когда микрофон случайно подносят слишком близко к колонке: звук резко взрывается мощнейшим сигналом. Только в случае XFEL роль музыки играет излучение, которое усиливается в геометрической прогрессии. Новая идея учёных заключается в том, чтобы научить лазер менять поляризацию света на сверхбыстрых масштабах — фактически крутить его направление миллионы раз в наносекунду. Получается, что лазер начинает вести себя как музыкант, меняющий мелодию прямо в процессе исполнения.

Миллиард циклов в секунду

Если расчёты сбудутся, исследователи смогут получать свет, который меняет свои свойства с частотой до триллиона раз в секунду. Такое колдовство открывает возможность изучать материалы, чьи тайны раньше ускользали из-за слишком короткой жизни их квантовых состояний. Группа планирует в ближайшие годы проверить теорию экспериментально, и тогда можно будет говорить о совершенно новом режиме работы XFEL.

Россия в игре

В проекте Европейского XFEL участвуют 12 стран, и Россия с самого начала оказалась среди главных игроков. Новосибирские физики разработали оборудование для ускорителя, а теперь ещё и формируют научные концепции, которые могут изменить подход к исследованиям. В научном сообществе ждут момента, когда лазер официально подтвердит свою новую "суперспособность" — и тогда физикам снова придётся переписывать учебники.