Мичиганский университет сообщил об удачном запуске лазерной установки Zettawatt-Equivalent Ultrashort pulse laser System (ZEUS), которая в первом эксперименте достигла 2 петаватт мощности — что эквивалентно 2 квадриллионам ватт. Это более чем в 100 раз превышает мировое потребление электроэнергии, хотя, разумеется, речь не идет о создании «Звезды Смерти». Такие сверхмощные импульсы длятся всего 25 квинтиллионных секунды и предназначены для экспериментов в области медицины, квантовой физики и материаловедения.
Разработка ZEUS, профинансированная Национальным научным фондом США, обошлась в $16 миллионов и заняла более четырёх лет. Установка содержит уникальные компоненты, такие как сапфировые кристаллы диаметром 7 дюймов, легированные атомами титана. По словам руководителя проекта Франко Байера, такие кристаллы — редкость, и в мире их всего несколько экземпляров.
Управление ZEUS куда сложнее, чем простое нажатие кнопки на лазерной указке. Исходный инфракрасный импульс усиливается в результате лазерных накачек за четыре этапа. Чтобы избежать разрушения воздуха мощным импульсом, его пропускают через дифракционные решетки для растяжения.
В результате импульс увеличивается до 12 дюймов в диаметре и нескольких футов в длину. Затем он перемещается в вакуумные камеры, где дополнительные решетки сжимают его до 0,8 микрон в ширину, что позволяет достичь максимальной интенсивности для проведения экспериментов.
Первый эксперимент под руководством профессора физики и астрономии Калифорнийского университета в Ирвине Франклина Доллара был сосредоточен на гелиевой камере. Взаимодействие импульса с гелием приводит к образованию плазмы — ионизации атомов с образованием смеси свободных электронов и положительно заряженных ионов. Электроны ускоряются следом за лазерным импульсом, как сёрферы за катером; это феномен известно как ускорение на кильватерной волне.
Цель эксперимента — создание мощных электронных пучков, сопоставимых по мощности с пучками, генерируемыми крупными ускорителями частиц, но без использования сложных и дорогих установок, занимающих сотни метров.
Лазер ZEUS, расположенный в здании размером со школьный спортзал в Центре ультрабыстрой оптической науки имени Жерара Муру, стал преемником лазера HERCULES, который в 2007 году достиг мощности 300 тераватт. Несмотря на то, что ZEUS, впервые представленная в 2022 году, примерно вдвое мощнее других американских лазеров и планируется довести её мощность до 3 петаватт, она пока уступает лазеру в европейской лаборатории ELI-NP в Магуреле (Румыния), который достигает 10 петаватт.
Источник: iXBT
