极紫外（XUV）光束的能量比此前测量结果高出三个数量级以上，但却无法直接测量。
英国牛津大学和贝尔法斯特女王大学的一个研究团队已证明，他们可以利用一种名为相对论谐波产生的非线性光学技术，产生极强的光束。这为产生此前甚至在实验室装置中都闻所未闻的电磁场强度铺平了道路。正如对材料量子行为的探索催生了量子传感和量子计算，这类研究同样能帮助物理学家更好地理解我们周围的世界和宇宙的基本性质。
量子电动力学（QED）理论认为，当强度极高的光与真空相互作用时，光可以转化为物质。这一理论可以直接进行检验，唯一的障碍在于，该理论所指的极高强度光，比我们迄今研制出的最强大激光还要强一百万倍。
爱因斯坦的飞镜
由牛津大学惯性物理学教授彼得·诺雷斯领导的研究团队，利用中央激光装置的双子座激光器，通过相对论谐波产生了相干的极紫外（XUV）和X射线光子。在该方法中，研究人员以亚皮秒（10⁻¹²秒）量级的速率，将高频超短激光脉冲打在固体玻璃靶上。这会产生一个行为类似振荡镜的等离子体，后续激光打在上面，就如同打在一面以接近光速向你移动的镜子上。这常被称为“爱因斯坦飞镜”。这样做会压缩从等离子体反射的光，从而提升其强度。研究团队与女王大学的研究人员合作，利用一种名为相干谐波聚焦的过程，将这种光集中到仅几纳米宽的极小区域内。
光束有多强？
遗憾的是，研究人员无法直接测量其强度，但理论估计表明，该团队可能已将激光强度提升至10²³ W/cm²。牛津大学博士后研究助理罗宾·蒂米斯在一份新闻稿中表示：“我们XUV光束的能量比先前的测量结果高出三个数量级以上。通过弥合理论预期与实验结果之间长期存在的差距，我们确认了支持相干谐波聚焦所需的能量，从而在强度上相较原始激光脉冲有了大幅提升。”
这些实验为在实验室研究中产生极端电磁场展示了一条现实途径。研究人员相信，他们的方法可以突破施温格极限（大于10¹⁶ V/cm 或 10²⁹ W/cm²），为量子真空的光学研究铺平道路。此外，研究人员补充说，这还有助于物理和生物系统的超快成像，以及光刻和核聚变科学等应用。研究团队目前正在分析一些后续实验的数据，以确定下一步方向。
蒂米斯在新闻稿中补充道：“我们很快会发表在那次实验中发现的一种新谐波光束的结果，未来的研究将着重于主动控制相干谐波聚焦，并直接测量其强度。”
该研究成果已发表在《自然》杂志上。
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