В журнале New Journal of Physics вышла статья сотрудников НИЯУ МИФИ, университета Ростока (Германия) и университета Пизы (Италия) «Обратный эффект Фарадея, порождаемый силой радиационного трения».

«В нашей работе представлен расчет, обосновывающий новый метод получения очень сильных магнитных полей в лабораторных условиях. Речь идет о полях напряженностью в несколько гига-Гаусс (109Гаусс). Достигнутые на сегодняшний день значения — примерно на порядок меньше. В природе столь сильные магнитные поля встречаются, пожалуй, только в космосе, поэтому получение таких мощных полей в лаборатории создает новые возможности для моделирования астрофизических процессов. Недавно возникла, а сейчас интенсивно развивается новая область науки — лабораторная астрофизика. Этим и обусловлена актуальность работы», — отметил один из авторов статьи, профессор кафедры теоретической ядерной физики МИФИ С.В. Попруженко.

Сам эффект Фарадея известен давно (что ясно из названия) и заключается в том, что в присутствии магнитного поля возникает вращение плоскости поляризации электромагнитной волны, проходящей через немагнитную среду. Обратный эффект — генерация магнитного поля при прохождении циркулярно поляризованной волны через кристалл или плазму — был рассмотрен в работах выдающегося советского и российского теоретика школы Ландау Л.П. Питаевского. Чем сильнее электромагнитная волна, тем более сильное магнитное поле может она породить при прохождении через среду. Однако тонкость эффекта состоит в том, что для него необходимо поглощение, в полностью прозрачной среде он не имеет места. В очень сильных электромагнитных полях заряженные частицы становятся ультрарелятивистскими и почти не рассеиваются друг на друге, что уменьшает поглощение.

«В нашей работе мы показали, что при очень больших интенсивностях лазерной волны поглощение может быть очень эффективно обеспечено радиационным трением — частицы тормозятся не за счет столкновения с другими частицами, а за счет того, что излучают огромное число фотонов. И это трение приводит к генерации сверхсильного магнитного поля!», — объяснил С.В. Попруженко.

Сочетание методов теоретической физики и численного эксперимента дало возможность не только оценить величину эффекта, но и дать ему простое объяснение в терминах радиационного трения, что делает полученный результат более понятным и убедительным.

Через несколько лет возможно будет проверить теоретические расчеты экспериментально. На самом деле, работа в значительной степени стимулирована тем, что в ближайшие 3-5-10 лет ожидается пуск нескольких новых лазерных установок рекордной мощности: три таких лазера строятся сейчас в рамках Европейского проекта Extreme Light Infrastructure (ELI) в Чехии, Румынии и Венгрии. Создание четвертой, еще более мощной установки Exawatt Center for Extreme Light Studies (XCELS) планируется на базе Института прикладной физики РАН в Нижнем Новгороде. Кстати, НИЯУ МИФИ является одним из участников дорожной карты проекта XCELS. Эти лазерные установки позволят достичь интенсивностей, необходимых для генерации сверхсильного магнитного поля за счет эффекта радиационного трения, а также для наблюдения многих других фундаментальных эффектов.

В последние несколько лет в физике наблюдается бум работ посвященных сверхсильным лазерным полям именно потому, что технические возможности строящихся лазерных установок позволят вплотную приблизиться к новой физике — нелинейной квантовой электродинамике вакуума.

В теории взаимодействия сверхсильных лазерных полей с веществом и вакуумом НИЯУ МИФИ является одним из ведущих в мире центров во многом благодаря усилиям Николая Борисовича Нарожного, одного из основателей этой области науки, который очень много делал для ее развития в нашем университете.