Prenos elektromagnetnih talasa (npr. lasera) u plazmi je fundamentalni problem u fizici plazme. Općenito, elektromagnetski valovi se ne mogu prenositi u pregustoj plazmi, ali njihov prijenos i prijenos energije igraju ključnu ulogu u aplikacijama kao što su brzo paljenje laserske fuzije, ubrzanje laserskih čestica i ultrakratki i ultrajaki izvori zračenja. 1996., prof. SE Harris sa Univerziteta Stanford bio je inspirisan konceptom elektromagnetski indukovane transparentnosti (EIT) u atomskoj fizici. Elektromagnetski indukovana transparentnost (EIT) u atomskoj fizici, prof. SE Harris je predložio mehanizam elektromagnetno indukovane prozirnosti (EIT) u plazmi, odnosno uz pomoć snopa laserske svetlosti visoke frekvencije, niskofrekventne laserske svetlosti, koja je izvorno nesposoban za prijenos, može se prenijeti u plazmi visoke gustine. Međutim, kasnije studije su pokazale da se EIT ne može pojaviti u stvarnim plazmama s granicama, ali su ove studije ograničene na slab relativistički raspon intenziteta lasera.
Nedavno je istraživački tim istraživača Yutong Lija sa Instituta za fiziku Kineske akademije nauka/Nacionalnog istraživačkog centra za fiziku kondenzovane materije u Pekingu i profesora Weimina Wanga sa Odsjeka za fiziku Univerziteta Renmin u Kini, koristeći samorazvijeni Program za simulaciju čestica KLAPS, utvrdio je da nakon što niskofrekventni laser upadne u plazmu u isto vrijeme kada i relativistički intenzivirani visokofrekventni laser, niskofrekventni laser može prodrijeti u ovu plazmu; međutim, kada je polarizacija dva lasera okomita, ovo je anomalno. Međutim, kada su polarizacije dva laserska zraka okomite, ovaj anomalni fenomen prijenosa nestaje, čime se isključuje uobičajeni relativistički efekat transparentnosti. Tim je razvio trotalasni model spajanja pri relativističkim intenzitetima svjetlosti, koji daje frekvencijski pojas u kojem se javlja EIT. Pod relativističkim intenzitetom svjetlosti, širina ovog pojasa je dovoljna da osigura stabilan prijenos niskofrekventnih lasera; međutim, pod slabim relativističkim intenzitetom svjetlosti, propusni opseg se sužava na izolovanu tačku, što je teško održati, i to objašnjava zašto se EIT efekat nije mogao pojaviti pod slabim relativističkim uvjetima u prethodnim studijama. Ovaj rad pokazuje da se elektromagnetski inducirani efekat transparentnosti koji se javlja u atomskoj fizici može pojaviti i u fizici plazme. Ovaj fenomen se može direktno primeniti na paljenje u sudaru sa dvostrukim konusom (DCI) i lasersku fuziju brzog paljenja radi poboljšanja efikasnosti laserskog spajanja i brzog prinosa elektrona.
Rezultati istraživanja objavljeni su 7. februara 2024. u Physical Review Letters pod naslovom "Elektromagnetski indukovana transparentnost u snažno relativističkom režimu". Physical Review Letters). Tiehuai Zhang, doktorand na Institutu za fiziku Kineske akademije nauka (IPS), prvi je autor rada, dok su prof. Weimin Wang sa Univerziteta Renmin u Kini, Yutong Li iz IPS-a odgovarajući autori i akademik Jie Zhang je koautor. Tema ovog istraživanja dolazi iz "Programa nove laserske fuzije" Strateškog pilot projekta (Klasa A) Kineske akademije nauka, koji vodi akademik Jie Zhang, a podržava Nacionalna fondacija za prirodne nauke Kine i druge organizacije.
Slika 1: [(a), (b)] Frekvencijski spektri sakupljenog laserskog polja iza ograničenog područja plazme i [(c), (d)] Evolucija valnih oblika filtriranog laserskog polja s vremenom, gdje različite krive odgovaraju učestalost mešanja polja dve boje, čisto pumpani talas i čisto niskofrekventni talas. (e), (f)] Evolucija valnih oblika filtriranog laserskog polja s vremenom za miješanje incidentnog dvobojnog polja, pri čemu plave i crvene linije odgovaraju paralelizmu polarizacije i okomitosti, respektivno. Gornja i donja linija odgovaraju dvije početne postavke visoke i niske gustine, respektivno.
Slika 2: Relacije disperzije dominantne grane Stokesovog talasa date analitičkim modelom za (a) setup visoke gustine naspram (b) setup niske gustine, gde se pojavljuje širi opseg propusnosti (označen jarko žutom). (c) Rezultati jednodimenzionalne PIC simulacije za različite intenzitete svjetlosti nakon fiksiranja omjera početne gustine plazme i efektivne kritične gustine sa pozicijama EIT pojasa propusnosti koje je dao model. (d) Rezultati PIC simulacije sa pozicijama pojasa propusnosti koje je dao model za različite intenzitete svjetlosti i različite postavke gustine.
Slika 3: Evolucija intenziteta signala Stokesovog talasa (plava linija, leva osa), inverznog Stoksovog talasa (crna linija, leva osa) i talasa pumpe (crvena linija, desna osa) u odnosu na prostorni položaj, pri čemu je plazma ujednačena raspoređeno u intervalu od 10λ0 < x < 30λ0 za početne uslove. ((a)-(c) grafikoni imaju isti intenzitet svjetlosti i različite početne gustine ((d) grafikon daje rezultate simulacije za slabo relativistički slučaj, koji su u skladu sa zaključcima prethodnih studija.
