科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

據(jù)美國(guó)密歇根大學(xué)官網(wǎng)最新消息，被譽(yù)為“全美最強(qiáng)激光器”的ZEUS系統(tǒng)正式開(kāi)啟2拍瓦（1拍瓦等于10¹⁵瓦）科學(xué)實(shí)驗(yàn)。該激光器發(fā)射出峰值功率達(dá)2拍瓦的超短脈沖，這一數(shù)值約為全球電網(wǎng)總功率的100倍，而單次脈沖持續(xù)時(shí)間僅25阿秒（1阿秒等于10^-18秒），這一成果為高能物理研究開(kāi)辟了新維度。

ZEUS所在的杰拉德·莫羅超快光學(xué)科學(xué)中心的研究團(tuán)隊(duì)表示，這標(biāo)志著美國(guó)高場(chǎng)科學(xué)正式邁入未知領(lǐng)域。ZEUS是“澤塔瓦等效超短脈沖系統(tǒng)”的縮寫(xiě)，1澤塔瓦（Zettawatt）等于10²¹瓦。該激光器雖實(shí)際最大功率為3拍瓦，但通過(guò)讓激光與反向電子束對(duì)撞，可模擬出比實(shí)際功率強(qiáng)百萬(wàn)倍的澤塔瓦級(jí)效應(yīng)，可助力科學(xué)家研究極端等離子體現(xiàn)象和量子電動(dòng)力學(xué)，從而進(jìn)一步揭示宇宙在微觀層面運(yùn)作的秘密。

美國(guó)加州大學(xué)歐文分校物理學(xué)和天文學(xué)教授富蘭克林·多樂(lè)表示，ZEUS的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于其“分光”能力，即單束激光可拆分為多路實(shí)驗(yàn)線(xiàn)束。目前，其團(tuán)隊(duì)正利用該設(shè)備開(kāi)展首個(gè)2拍瓦實(shí)驗(yàn)，通過(guò)“尾場(chǎng)加速”技術(shù)，使電子在等離子波中如沖浪般被加速，預(yù)計(jì)產(chǎn)生的電子束能量將達(dá)常規(guī)水平的5—10倍，堪比數(shù)百米長(zhǎng)粒子加速器的效果。

值得期待的是，ZEUS將于年內(nèi)迎來(lái)關(guān)鍵升級(jí)：一塊歷時(shí)5年打造的鈦藍(lán)寶石晶體（直徑約18厘米）將使其功率躍升至3拍瓦。屆時(shí)，電子束與反向激光的對(duì)撞實(shí)驗(yàn)將實(shí)現(xiàn)澤塔瓦等效強(qiáng)度，為癌癥治療新技術(shù)的軟組織成像、國(guó)家安全、材料科學(xué)、天體物理學(xué)，以及等離子體科學(xué)和量子物理學(xué)等領(lǐng)域提供全新工具。

總編輯圈點(diǎn)

ZEUS具有獨(dú)特的分光能力，這使它能夠在多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。例如，在癌癥治療新技術(shù)的研發(fā)中，它可以通過(guò)軟組織成像提供更加精確的診斷工具；對(duì)于國(guó)家安全和材料科學(xué)而言，ZEUS可以用來(lái)探索新型防護(hù)材料和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。此外，ZEUS能夠以相對(duì)緊湊的設(shè)備尺寸產(chǎn)生媲美數(shù)百米長(zhǎng)粒子加速器效果的電子束，極大地降低了實(shí)驗(yàn)成本和空間需求。而隨著ZEUS在未來(lái)升級(jí)至3拍瓦，有望為多領(lǐng)域研發(fā)帶來(lái)全新視角和方法。