Ученые из России создали терагерцевый «лазер», разрушающий металл

Терагерцевое излучение относится к числу самых перспективных направлений исследований в области оптики, микроэлектроники и в других высокотехнологичных сферах. В перспективе, волны такого типа можно использовать для сверхскоростной передачи информации, наблюдения за работой живых клеток в режиме реального времени и множества других целей.

Михаил Агранат из Объединенного института высоких температур РАН в Москве и его коллеги выяснили, что излучатели терагерцевого излучения можно применять и для других целей, создав установку, способную вырабатывать Т-лучи очень высокой интенсивности.

Когда такие лучи сталкиваются с «непрозрачной» для них материей, такой как металл или вода, они поглощаются ею и вырабатывают электрические поля, мощность которых может сильно варьировать. В прошлом, как отмечают российские исследователи, сила этих полей была низкой, и ученых заинтересовало то, как поменяется поведение «просвечиваемой» материи при повышении интенсивности этих полей.

Для этого российские физики собрали и протестировали уникальный терагерцевый «лазер», позволяющий создать электромагнитное поле с напряженностью до 100 миллионов вольт на сантиметр длины, что примерно эквивалентно тому, какие поля возникают при ударах молний. По словам ученых, ни одна установка в мире не может достичь подобных показателей.

Экспериментируя с этим излучателем, ученые обстреливали при его помощи пластинки и пленки из алюминия, меняя мощность лучей и другие их свойства. В определенный момент времени импульс Т-лучей пробил дырку в фольге, что крайне удивило Аграната и его коллег — как раньше считали ученые, терагерцевое излучение должно быстро затухать при движении через металл и не причинять ему никакого вреда.

Открыв этот необычный феномен, физики попытались повторить его и нащупать ту границу, где терагерцевое излучение начинает разрушать металл. Как показали эти наблюдения, для прожигания дырки необходим достаточно сильный импульс, имеющий энергетическую плотность примерно в 150 милливатт на квадратный сантиметр.

Если мощность излучателя снизится даже на самое небольшое значение, то дырка в металлической пластине не появится, однако на ее поверхности, как показали дальнейшие наблюдения Аграната и его коллег, начнут появляться необычные «шрамы».

«Мы обнаружили очень удивительный эффект. При большом количестве импульсов с мощностью ниже пороговой появляется разрушение странного, необычного типа. Объяснить его пока не удается, но, по крайней мере, механизм инициирования его мы предположили. Как мы считаем, это происходит из-за электрострикции, увеличения объема материала под действием электрического поля», — отмечает физик.

В ближайшее время Агранат и его коллеги планируют продолжить эксперименты, в ходе которых они надеются понять, почему Т-лучи начинают «выжигать» дырки в металле только при достижении определенной энергетической плотности, и почему менее мощные импульсы терагерцевых волн оставляют «царапины» на поверхности металла. Сами же излучатели такого рода, как заключают физики, можно использовать для тонкой обработки металлов и целого ряда других целей.