Газовая мишень похожа на воронку: чем круче её стенки, тем сильнее поток. Только в этой воронке течёт не вода, а ультрафиолетовый свет, который рождается, когда мощный лазерный импульс проходит сквозь облако аргона. Эффективность такого преобразования обычно ничтожна — около 0.001%: из тысячи фотонов лазера лишь один превращается в полезный ультрафиолет. Физики годами искали способ улучшить эти цифры, и теперь выяснилось, что ответ лежит на самом краю — в том, как плотность газа меняется при входе и выходе луча.

Эксперимент поставили в венгерском лазерном центре ELI ALPS. Учёные построили специальную газовую ячейку, в которой можно было менять диаметр отверстий и толщину стенок — то есть крутизну перепада плотности. Лазер с длиной волны 1030 нм, импульсами длительностью 34 фемтосекунды, фокусировался в пятно 52 микрометра. Внутри ячейки находился аргон. Результат оказался однозначным: чем резче градиент, тем выше поток. Для 25-й гармоники (энергия фотона 30 эВ) при давлении 90 миллибар энергия в импульсе выросла с 20 до 150 фемтоджоулей при изменении параметра крутизны от 0.1 до 10. Рост наблюдался для всех гармоник с 21-й по 41-ю и для всех давлений от 65 до 140 миллибар.

Практический рецепт прост: уменьшить переходную длину с 1.5 мм до 0.1 мм. Технически это достижимо, если прошивать отверстия в тонкой фольге лазером. Тогда эффективность может вырасти почти в 10 раз. Это не абстрактное обещание — уже сегодня можно улучшить существующие источники высоких гармоник, просто изменив геометрию отверстий в газовой ячейке.

Воронка с крутыми стенками работает лучше. И теперь, когда это доказано экспериментом, а не только теорией, инженеры могут точить эти стенки всё круче — чтобы поток ультрафиолетовых фотонов стал наконец достаточно сильным для практических задач: от полупроводниковой литографии до наноскопии биологических образцов.