多流流场中由辐射奇点导致的爆发增强

在各种介质中，基本组分可以发射诸如电磁波、引力波或声波等行波。如果这些基本发射源是同步的，则产生的辐射是相干的。此外，发射源接近观察者的速度越快，其表观辐射就越强、方向性越好，并伴随频率增加。多流流场普遍存在于介质中（例如天体物理和实验室等离子体中的激波和喷流），并产生快速移动的密度奇点，在这些奇点处，高浓度和同步性可带来相长干涉。然而，发射这种特征相干辐射的奇点尚未被证实。我们在激光驱动的相对论等离子体中展示了这一普遍现象，该等离子体是在可控条件下于实验室中实现这些效应的理想介质。我们的实验和模拟揭示了多流等离子体中纳米尺度电子密度奇点发出的明亮相干软 X 射线辐射。它们构成了一种新的超短持续时间紧凑型 X 射线源，在众多应用中都有需求。一般而言，奇点可以是其他类型行波的明亮源。因此，我们的发现为不同科学领域开启了新的机遇。例如，在超高能加速器中提出的引力波产生，可以通过在粒子束中有意诱导密度奇点而得到显著增强。此外，我们预期宇宙介质中的多流流场可以产生强烈的相干电磁波和/或引力波爆发，尤其是在有利于相长干涉的较长波长处。然后，我们可以预期从以相对论速度接近的宇宙发射源观测到更多定向的短波长爆发。由此，我们提出了一个用于解释广泛实验结果的新框架。