With the rapid iteration of ultra-intense femtosecond laser technology, laser intensities have entered the relativistic regime (>10¹⁸ W/cm²). V takšnih ekstremnih fizikalnih pogojih se snov popolnoma ionizira v plazmo, izredno lahke elektrone pa lahko neposredno pospeši lasersko električno polje-, proces, znan kot neposredni laserski pospešek (DLA). Ta proces služi kot temeljna podlaga za številna mejna področja, vključno z naprednimi pospeševalniki, visoko-energijskimi viri sevanja in atosekundno znanostjo.
Vendar tradicionalno tehnologijo DLA že dolgo pesti glavni izziv: za vožnjo se opira predvsem na vzdolžno ponderomotorno silo Gaussovih laserjev. Kljub temu prečna ponderomotorna sila Gaussovega laserja kaže Gaussovo porazdelitev, ki neizogibno potiska elektrone navzven. To resno ovira stabilno pospeševanje elektronov in je postalo "ozko grlo" problem na tem področju.
Za premagovanje tega izziva je raziskovalna skupina SIOM inovativno razširila strukturirana laserska polja v poskuse pospeševanja elektronov. Za natančno manipulacijo elektronov so uporabili edinstveno votlo porazdelitev intenzivnosti in intrinzični orbitalni kotni moment Laguerre-Gaussovih (LG) laserjev. Eksperimentalni rezultati kažejo, da imajo levo{3}}cirkularno polarizirani laserji LG edinstveno vzdolžno električno polje na optični osi. V kombinaciji s prečnim fokusnim učinkom to uspešno oblikuje stabilno pospeševalno strukturo "vakuumskega mehurčka". Ta struktura je podobna plazemskim mehurčkom pri klasičnem pospeševanju wakefielda, kar zagotavlja idealno okolje za stabilno in visoko učinkovito pospeševanje elektronov.
Ta dosežek ne zapolnjuje le vrzeli v eksperimentalnem preverjanju relativističnega DLA,-ki ga poganja laser LG, ampak tudi znatno poveča stabilnost in kolimacijo elektronskega žarka. Poleg tega je gradient pospeška v laserskem polju LG neposredno sorazmeren z intenzivnostjo laserja in je neodvisen od kasnejšega kompleksnega okolja plazme. Ta edinstvena značilnost odpira popolnoma novo pot za ustvarjanje kompaktnih pospeševalnih struktur v -mikrometrskem merilu, kar potencialno spremeni koncept »kompaktnih pospeševalnikov« v resničnost. Z nadaljnjo optimizacijo v prihodnosti se pričakuje, da se bo ta tehnologija široko uporabljala v ultrahitri fiziki, znanosti o materialih in medicinskem slikanju, kar bo spodbudilo skokovit razvoj v več disciplinah.
