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美高能激光器開啟兩拍瓦級科學實驗

峰值功率百倍於全球電網總功率

2025年05月23日09:12 | 來源:科技日報
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原標題:美高能激光器開啟兩拍瓦級科學實驗

ZEUS為目前全美最強大的激光器。圖片來源:美國密歇根大學

ZEUS為目前全美最強大的激光器。圖片來源:美國密歇根大學

據美國密歇根大學官網最新消息,被譽為“全美最強激光器”的ZEUS系統正式開啟2拍瓦(1拍瓦等於1015瓦)科學實驗。該激光器發射出峰值功率達2拍瓦的超短脈沖,這一數值約為全球電網總功率的100倍,而單次脈沖持續時間僅25阿秒(1阿秒等於10-18秒),這一成果為高能物理研究開辟了新維度。

ZEUS所在的杰拉德·莫羅超快光學科學中心的研究團隊表示,這標志著美國高場科學正式邁入未知領域。ZEUS是“澤塔瓦等效超短脈沖系統”的縮寫,1澤塔瓦(Zettawatt)等於1021瓦。該激光器雖實際最大功率為3拍瓦,但通過讓激光與反向電子束對撞,可模擬出比實際功率強百萬倍的澤塔瓦級效應,可助力科學家研究極端等離子體現象和量子電動力學,從而進一步揭示宇宙在微觀層面運作的秘密。

美國加州大學歐文分校物理學和天文學教授富蘭克林·多樂表示,ZEUS的獨特優勢在於其“分光”能力,即單束激光可拆分為多路實驗線束。目前,其團隊正利用該設備開展首個2拍瓦實驗,通過“尾場加速”技術,使電子在等離子波中如沖浪般被加速,預計產生的電子束能量將達常規水平的5—10倍,堪比數百米長粒子加速器的效果。

值得期待的是,ZEUS將於年內迎來關鍵升級:一塊歷時5年打造的鈦藍寶石晶體(直徑約18厘米)將使其功率躍升至3拍瓦。屆時,電子束與反向激光的對撞實驗將實現澤塔瓦等效強度,為癌症治療新技術的軟組織成像、國家安全、材料科學、天體物理學,以及等離子體科學和量子物理學等領域提供全新工具。(記者劉霞)

(責編:郝孟佳、李依環)

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