Ученые собираются запустить самый мощный лазер в США
Сейчас самый мощный лазер в США будет отправлен на этой неделе, чтобы отправить первые импульсы, что позволит исследователям выйти на новый уровень понимания физики плазмы и ускорителей частиц.
Известный как Зетаватт-эквивалентная лазерная система ультракоротких импульсов (ZEUS) производит сверхкороткий, чрезвычайно мощный импульс длительностью всего 25 фемтосекунд. Фемтосекунда — это квадриллионная доля секунды, или, другими словами, фемтосекунда — это то же самое, что секунда для примерно 31,71 миллиона лет.
По мере того, как возможности лазера расширяются, в конечном итоге он может использоваться для изучения некоторых из самых экзотических явлений Вселенной в лабораторных масштабах: подумайте о физике гамма-всплеска или черной дыры.
«ZEUS будет лазером с самой высокой пиковой мощностью в США и одной из самых мощных лазерных систем в мире», — говорит астрофизик Карл Крушельник из Мичиганского университета.
ZEUS собирается начать с меньшего масштаба, а затем наращивать: первая часть лазера которая должна быть включена, известна как целевая область с высокой повторяемостью, которая использует импульсы более высокой частоты, но с меньшей мощностью.
На этом начальном этапе потребуется 30 тераватт (30 триллионов ватт) мощности. – внушительная сумма, но лишь один процент от того, на что в итоге будет способен ZEUS. Энергия будет использоваться для изучения нового вида рентгеновской визуализации.
Посылая импульсы инфракрасного лазера из ZEUS в газообразный гелий, который затем превращается в плазму, исследователи хотят создать компактные рентгеновские импульсы из высоко возбужденные электронные пучки. Эти рентгеновские импульсы могут быть использованы в качестве очень точного и очень точного метода визуализации мягких тканей.
К концу 2023 года ZEUS должен провести полномасштабные эксперименты в областях, охватывающих квантовую физику. , безопасность данных, материаловедение, дистанционное зондирование и медицинская диагностика, а также изучение некоторых из самых экстремальных объектов в космосе.
«Магнетары, которые представляют собой нейтронные звезды с чрезвычайно сильными магнитными полями. вокруг них и такие объекты, как активные ядра галактик, окруженные очень горячей плазмой, — мы можем воссоздать микрофизику горячей плазмы в чрезвычайно сильных полях в лаборатории», — говорит инженер-электрик и компьютерщик Луиза Уиллингейл из Мичиганского университета.
В одной области лазера используется так называемая геометрия встречных лучей, когда лазерный импульс разделяется на две части: один из импульсов затем может использоваться для ускорения электронов в высокоскоростной луч, который затем может быть направлен для взаимодействия обратно со вторым лазерным импульсом.
Это приводит к моделированию в миллион раз большей мощности, чем реальная мощность ZEUS может быть создана с помощью всего одного импульса.
Ученые продолжают добиваться значительных успехов в создании более универсальных и стабильных лазеров. , и более мощный, чем когда-либо прежде, а это означает, что эксперименты можно проводить во все больших и больших масштабах.
Команда, стоящая за разработкой и запуском ZEUS, подчеркивает, что лазер доступен для исследователей по всему миру. Ученые, заинтересованные в его использовании, могут представить свои предложения на утверждение.
«Мы с нетерпением ждем расширения исследовательского сообщества и привлечения людей с новыми идеями для экспериментов и приложений», – говорит Крушельник.
Подробнее о ZEUS можно прочитать на официальном сайте.
