With the rapid iteration of ultra-intense femtosecond laser technology, laser intensities have entered the relativistic regime (>10¹⁸ W/cm²). U takvim ekstremnim fizičkim uslovima, materija je potpuno jonizovana u plazmu, a izuzetno lagani elektroni mogu biti direktno ubrzani električnim poljem lasera-procesom poznatim kao Direktno lasersko ubrzanje (DLA). Ovaj proces služi kao temeljna osnova za mnoga granična polja, uključujući napredne akceleratore, visoko{4}}izvore zračenja i atosekundnu nauku.
Međutim, tradicionalnu DLA tehnologiju dugo je mučio ključni izazov: prvenstveno se oslanja na uzdužnu ponderomotivnu silu Gaussovih lasera za vožnju. Ipak, poprečna ponderomotivna sila Gaussovog lasera pokazuje Gausovu distribuciju, koja neizbježno gura elektrone prema van. Ovo ozbiljno ometa stabilno ubrzanje elektrona i postalo je problem "uskog grla" na terenu.
Da bi prevladao ovaj izazov, istraživački tim SIOM-a inovativno je proširio strukturirana laserska polja u eksperimente ubrzanja elektrona. Koristili su jedinstvenu šuplju raspodjelu intenziteta i unutrašnji orbitalni ugaoni moment Laguerre-Gaussovih (LG) lasera da precizno manipulišu elektronima. Eksperimentalni rezultati pokazuju da ljevoruki kružno polarizirani LG laseri posjeduju jedinstveno uzdužno električno polje na optičkoj osi. U kombinaciji sa efektom poprečnog fokusiranja, ovo uspješno formira stabilnu strukturu ubrzanja "vakuumskog mjehurića". Ova struktura je slična mjehurićima plazme u klasičnom ubrzanju budnog polja, pružajući idealno okruženje za stabilno i visoko efikasno ubrzanje elektrona.
Ovo dostignuće ne samo da popunjava prazninu u eksperimentalnoj verifikaciji relativističkog LG laser-pokrećenog DLA, već i značajno poboljšava stabilnost i kolimaciju elektronskog snopa. Nadalje, gradijent ubrzanja u LG laserskom polju je direktno proporcionalan intenzitetu lasera i nezavisan je od naknadnog složenog okruženja plazme. Ova jedinstvena karakteristika otvara potpuno novi put za stvaranje kompaktnih struktura ubrzanja na mikrometarskoj{3}}skali, potencijalno pretvarajući koncept "kompaktnih akceleratora" u stvarnost. Uz daljnju optimizaciju u budućnosti, očekuje se da će se ova tehnologija široko primjenjivati u ultrabrzoj fizici, nauci o materijalima i medicinskom snimanju, što će pokretati skokoviti razvoj u više disciplina.
