تشير الليزر فائقة السرعة والكثافة إلى حقول ضوئية خاصة لها خصائص مجال الزمن فائقة السرعة وقوة الذروة فائقة
لقد خلقوا ظروف فيزيائية متطرفة لم يسبق لها مثيل مثل الزمن السريع للغاية
درجة الحرارة والضغط العالي جدا في المختبر للبشر، مما يعزز بشكل كبير تطوير وتقدم العلوم الحدود مثل
فيزياء والكيمياء والبيولوجيا والمواد والطب والتخصصات متعددة التخصصات.
هي واحدة من أهم الأدوات للبحوث العلمية الأساسية للحدود لتوسيع المعرفة البشرية
وأساليب البحث لا يمكن استبدالها.
في حين تعزز التوسع المستمر للبحوث العلمية الأساسية الحدودية، وتكنولوجيا الليزر فائقة السرعة والكثافة فائقة تواجه أيضا
الحاجة إلى قدرات جديدة لدعم البحوث العلمية الأساسية على الحدود بسبب عمق استكشافها الذي أعطى قوة قوة
إلى تطوير نظام تكنولوجيا الليزر.
(أ) الليزر فائق السرعة وتطبيقاتها العلمية
ويمكن تقسيم احتياجات التطوير المستقبلية في هذا الاتجاه إلى الليزر الأتوسيكندية وحتى الليزر الزيبتوسيكندية
ليزر فائق السرعة بقطاع الترا هيرتز الكامل مع معايير متعددة الأبعاد قابلة للتحكم بدقة في فمتو ثانية.
ليزر الأتوسيكوند وحتى ليزر زيتوسيكوند يسعون إلى استخدام ليزر فائق السرعة مع أوسع النبضات القصيرة لدراسة عمليات فائقة السرعة
من الضروري تطوير ليزر عالي الأداء في الأتوسكند (10 ′′ 18 s) مع طاقة نبض أعلى، وعرض نبض أقصر،
طاقة فوتونية أعلى. يتم دفع طاقة فوتون نبضات أتوسكوند إلى نطاق الأشعة السينية الصلبة ونطاق أشعة غاما، وعرض النبض هو
تم دفعها إلى نطاق زيتازيكوند (10 ′′ 21 s) ، وبالتالي دفع مستوى المواد التي يمكن للبشر استكشافها من المستوى الذري / الجزيئي إلى
النطاق النووي الذري.
يتناسب المقياس الزمني لـ femtosecond مع العمليات فائقة السرعة في أنظمة المواد الغنية مثل الذرات / الجزيئات ، المواد ، المواد البيولوجية
البروتينات، والتفاعلات الكيميائية، ولها تطبيقات واسعة و هامة.
من الضروري استكشاف العمليات الديناميكية فائقة السرعة الأكثر واكثر تعقيدًا من أجل التحكم في هذه العمليات فائقة السرعة.
تعديل واستخدام الخصائص المعلمة من الليزر فائقة السرعة في أبعاد أكثر، فمن الضروري ليس فقط لتوسيع طيف من
ليزر فمتو ثانية إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء-تيه هرتز والفراغ فوق البنفسجية - النطاق فوق البنفسجية المتطرفة ولكن أيضا لتطوير تحكم الدقة
الليزر فائق السرعة في فمتو ثانية بما في ذلك المعلمات متعددة الأبعاد مثل المجال الزمني والطول والمرحلة والطيف والقطبية،
الوضع المكاني، الذي يمثله الليزر فائق السرعة في فمتوسكند مع معايير متعددة الأبعاد قابلة للتحكم بدقة في النطاق بأكمله من
الأشعة فوق البنفسجية المتطرفة.
- الليزر فائق الكثافة وتطبيقاته العلمية
وفقا للاختلافات في تحديد المواقع وتطبيق الأهداف، يمكن تقسيم هذا الاتجاه إلى انخفاض معدل تكرار فائق القمة عالية الطاقة
الليزر عالي الكثافة وارتفاع معدل التكرار لليزر عالي الكثافة
تردد تكرار 10 هرتز أو أقل، ويرتفع معدل التكرار يشير إلى تردد تكرار نبضات الليزر 1 كيلو هرتز أو أكثر.
فقط باستخدام أشعة الليزر فائقة الكثافة يمكن للبشر أن ينتجوا ظروف فيزيائية متطرفة في المختبر
استخدام انخفاض معدل التكرار فائق القمة عالية الطاقة الليزر فائق الكثافة، يمكننا دراسة مشاكل الفيزياء الحدودية
على نطاق واسع، مثل تسارع الجسيمات الليزر، الفيزياء النووية الضوئية، وتصادم ضوء غاما في المختبر.
الظواهر الفيزيائية الفلكية مثل انفجارات السوبر نوفا والانبعاثات الشمسية، والثقوب السوداء
دراسة موجات الجاذبية، المادة المظلمة، فيزياء الفراغ،
احتياجات البحوث النظرية والتجريبية الوطنية الكبرى، مثل مسرعات الجسيمات بالليزر، الفيزياء النووية مثل الطاقة النووية.
التحول، الفيزياء عالية الطاقة، طرق جديدة من طاقة الاندماج بالليزر، والطب النووي بالليزر، معدل تكرار منخفض قوة ذروة فائقة
الليزر فائق الكثافة توفر أدوات بحث علمية مهمة.
في مجالات التطبيق المتعلقة بالاحتياجات الاستراتيجية الوطنية، مثل سلامة الطيران والفيزياء البيئية للطيران،
الليزر فائق الكثافة هي أدوات قيادة مهمة، مع ارتفاع معدل تكرار الليزر فائق الكثافة التي يمكن أن تتكيف مع بيئات الفضاء الجوي الخاصة
كمثال نموذجي. الليزر فائق الكثافة مع معدل تكرار مرتفع وارتفاع متوسط الطاقة تنتج أشعة بروتون فائقة الكثافة،
أشعة النيوترون، الأشعة السينية، أشعة غاما، وحتى نبضات التيرا هرتز فائقة الكثافة.
أدوات ويمكن توسيعها إلى أبحاث علمية أساسية رئيسية أكثر تقدما وتطبيقات عملية مثل التفاعلات النووية الضوئية،
الدفع بالليزر، طاقة الاندماج النووي، معالجة النفايات النووية، وعلاج الأمراض.