9月10日消息,美國ZEUS(Zettawatt Equivalent Ultrashort laser pulse System)激光設施成功發射了2拍瓦(2千萬億瓦)光束,成為美國當前運行中的最強激光,其峰值功率幾乎是美國其他任何激光的兩倍,超越了全球總發電量的100倍。這一壯舉僅在極短的激光脈沖時間內實現,持續時間為25億億分之一秒。
研究團隊通過重新設計氣體靶室提升電子加速效率:當激光脈沖穿透氦氣室時,會剝離原子形成等離子體,電子在“尾波場加速”效應下如同沖浪者追趕波浪般獲得超高能量。
ZEUS的核心突破在于其緊湊設計——整套系統僅占用體育館大小的空間。激光脈沖經四次能量注入后,被壓縮成直徑12英寸、厚度僅8微米(約為打印紙1/10)的極薄光斑,最終聚焦至0.8微米實現最大強度。
目前團隊正全力攻克3拍瓦升級挑戰,關鍵瓶頸在于直徑18厘米的鈦藍寶石晶體制造——這種全球僅存數枚的特殊材料耗時四年半才完成。此前從300太瓦升至1拍瓦時曾出現光柵碳沉積問題,團隊通過精確控制清潔周期確保實驗安全。
今年ZEUS將啟動其標志性實驗:加速電子束與反向傳播的激光脈沖對撞。在電子視角下,3拍瓦激光將等效于1澤瓦量級。
目前,ZEUS已進行15個月的用戶實驗,接待了來自22個機構的11個獨立實驗,共有58名實驗者。
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