With the rapid iteration of ultra-intense femtosecond laser technology, laser intensities have entered the relativistic regime (>10¹⁸ W/cm²). O dan amodau corfforol eithafol o'r fath, mae mater yn cael ei ïoneiddio'n llwyr i mewn i blasma, a gall electronau ysgafn iawn gael eu cyflymu'n uniongyrchol gan faes trydan y laser-proses a elwir yn Cyflymiad Laser Uniongyrchol (DLA). Mae'r broses hon yn sylfaen sylfaenol ar gyfer llawer o feysydd ffin, gan gynnwys cyflymyddion uwch, ffynonellau ymbelydredd ynni uchel, a gwyddoniaeth attosecond.
Fodd bynnag, mae technoleg DLA draddodiadol wedi cael ei llethu gan her graidd ers tro: mae'n dibynnu'n bennaf ar rym ponderomotive hydredol laserau Gaussian ar gyfer gyrru. Eto i gyd, mae grym ponderomotive traws laser Gaussiaidd yn arddangos dosraniad Gaussian, sy'n anochel yn gwthio electronau allan. Mae hyn yn rhwystro cyflymiad electronau sefydlog yn ddifrifol ac mae wedi dod yn broblem "dagfa" yn y maes.
Er mwyn goresgyn yr her hon, ehangodd tîm ymchwil SIOM feysydd laser strwythuredig yn arbrofion cyflymu electronau. Fe wnaethant ddefnyddio dosbarthiad dwysedd gwag unigryw a momentwm onglog orbitol cynhenid laserau Laguerre-Gaussian (LG) i drin electronau yn fanwl gywir. Mae canlyniadau arbrofol yn dangos bod laserau LG wedi'u polareiddio'n gylchol â llaw chwith yn meddu ar faes trydan hydredol unigryw ar yr echelin optegol. Wedi'i gyfuno â'r effaith ffocysu ardraws, mae hyn yn ffurfio strwythur cyflymu "swigen gwactod" sefydlog yn llwyddiannus. Mae'r strwythur hwn yn debyg i'r swigod plasma mewn cyflymiad wakefield clasurol, gan ddarparu amgylchedd delfrydol ar gyfer cyflymiad electronau sefydlog a hynod effeithlon.
Mae'r cyflawniad hwn nid yn unig yn llenwi'r bwlch yn y gwiriad arbrofol o DLA a yrrir gan laser LG berthynolaidd, ond mae hefyd yn gwella sefydlogrwydd a gwrthdaro'r pelydr electronau yn sylweddol. Ar ben hynny, mae'r graddiant cyflymu ym maes laser LG mewn cyfrannedd union â'r dwysedd laser ac mae'n annibynnol ar yr amgylchedd plasma cymhleth dilynol. Mae'r nodwedd unigryw hon yn agor llwybr cwbl newydd ar gyfer creu strwythurau cyflymiad cryno ar raddfa micromedr, a allai droi'r cysyniad o "gyflymwyr cryno" yn realiti. Gydag optimeiddio pellach yn y dyfodol, disgwylir i'r dechnoleg hon gael ei chymhwyso'n eang mewn ffiseg tra chyflym, gwyddor deunyddiau, a delweddu meddygol, gan yrru datblygiad llamu ar draws disgyblaethau lluosog.
