With the rapid iteration of ultra-intense femtosecond laser technology, laser intensities have entered the relativistic regime (>10¹⁸ W/cm²). Pod takvim ekstremnim fizičkim uvjetima, materija je potpuno ionizirana u plazmu, a iznimno lagani elektroni mogu se izravno ubrzati električnim poljem lasera-što je proces poznat kao izravno lasersko ubrzanje (DLA). Ovaj proces služi kao temeljna osnova za mnoga granična područja, uključujući napredne akceleratore, visoko-izvore zračenja i znanost o atosekundama.
Međutim, tradicionalna DLA tehnologija dugo je mučena temeljnim izazovom: prvenstveno se oslanja na uzdužnu ponderomotornu silu Gaussovih lasera za vožnju. Ipak, transverzalna ponderomotorna sila Gaussovog lasera pokazuje Gaussovu distribuciju, koja neizbježno gura elektrone prema van. To ozbiljno ometa stabilno ubrzanje elektrona i postalo je problem "uskog grla" u ovom polju.
Kako bi prevladao ovaj izazov, istraživački tim SIOM-a inovativno je proširio strukturirana laserska polja u eksperimente ubrzanja elektrona. Iskoristili su jedinstvenu šuplju raspodjelu intenziteta i intrinzični orbitalni kutni moment Laguerre-Gaussovih (LG) lasera za precizno manipuliranje elektronima. Eksperimentalni rezultati pokazuju da lijevo{3}}cirkularno polarizirani LG laseri posjeduju jedinstveno uzdužno električno polje na optičkoj osi. U kombinaciji s efektom poprečnog fokusiranja, ovo uspješno formira stabilnu strukturu ubrzanja "vakuumskog mjehurića". Ova je struktura slična mjehurićima plazme u klasičnom ubrzanju wakefielda, pružajući idealno okruženje za stabilno i vrlo učinkovito ubrzanje elektrona.
Ovo postignuće ne samo da popunjava prazninu u eksperimentalnoj provjeri relativističkog LG laser-pokrenutog DLA, već također značajno poboljšava stabilnost i kolimaciju elektronske zrake. Nadalje, gradijent ubrzanja u LG laserskom polju izravno je proporcionalan intenzitetu lasera i neovisan je o kasnijoj složenoj plazma okolini. Ova jedinstvena karakteristika otvara potpuno novi put za stvaranje mikrometarskih-kompaktnih struktura za ubrzanje, potencijalno pretvarajući koncept "kompaktnih akceleratora" u stvarnost. Uz daljnju optimizaciju u budućnosti, očekuje se da će ova tehnologija biti naširoko primijenjena u ultrabrzoj fizici, znanosti o materijalima i medicinskim slikama, potičući skokovit razvoj u više disciplina.
