Лазеры, которые могут разорвать время и пространство
Следите за новостями по этой теме!
Подписаться на «Культура TODAY / Зарубежная культура»
Самый мощный лазер в США недавно произвел 2 квадриллиона ватт энергии. Университет Мичигана объявил, что его система лазера с эквивалентом зеттаватт (ZEUS) в ходе первого эксперимента выдала 2 петаватта, что равно 2 квадриллионам ватт. Это более чем в 100 раз превышает глобальное энергопроизводство, как утверждает университет. Но не стоит ожидать, что это будет использовано для воссоздания Звезды Смерти. Эти мощнейшие всплески длятся лишь 25 квинтиллионных долей секунды и будут использованы для экспериментов в различных областях, включая медицину, квантовую физику и материаловедение.
Финансируемая Национальным научным фондом США, ZEUS обошелся в 16 миллионов долларов и включает компоненты, такие как 7-дюймовые сапфировые кристаллы, infused with titanium atoms, которые производились более четырех лет. "Размер кристалла титаново-сапфирового, который у нас есть, такие есть только у немногих в мире," говорит менеджер проекта ZEUS Франко Байер.
Управлять ZEUS — это не так просто, как нажать кнопку на ручном лазерном указателе. Мощность первоначального инфракрасного импульса от лазера увеличивается с помощью насосных лазеров, которые повышают его энергию. Мощность постепенно увеличивается через четыре цикла этих насосных лазеров, но чтобы убедиться, что импульс "не становится настолько интенсивным, чтобы начать разрывать воздух", он проходит через оптические устройства, называемые дифракционными решетками, которые его растягивают.
В конечном итоге импульс достигает 12 дюймов в диаметре и нескольких футов в длину, но потом попадает в вакуумные камеры, где дополнительные решетки сжимают его до всего лишь 0,8 микрон в ширину, чтобы его максимальная мощность могла быть доставлена к экспериментам.
Первый эксперимент, проведенный Франклином Долларом, профессором физики и астрономии в Калифорнийском университете в Ирвине, был нацелен на лазерный импульс в клетку с гелием. Столкновение "производит плазму, вырывая электроны из атомов, так что газ становится супом свободных электронов и положительно заряженных ионов. Эти электроны ускоряются за импульсом лазера, как серфингисты, идущие следом за скоростным катером, явление, называемое ускорением в wakefield."
Эксперимент направлен на то, чтобы в конечном итоге создать электронные пучки, столь же мощные, как те, что создаются на ускорителях частиц, но без необходимости в дорогих установках, которые часто достигают сотен метров в длину.
Расположенный в помещении размером со школьный спортзал в Центре ультрабыстрой оптической науки имени Жерара Мору, ZEUS является преемником лазера HERCULES, который в 2007 году достиг максимальной мощности в 300 тераватт. С момента своего объявления в 2022 году мощность ZEUS в настоящее время примерно в два раза больше максимальной мощности других лазеров в США, и он предназначен для достижения впоследствии мощностью до 3 петаватт.
Но хотя ZEUS - самый мощный лазер в США, он все еще менее мощный, чем лазер в Европейской лаборатории ELI-NP в Мэгуреле, Румыния, мощностью до 10 петавт.
Лазерный проект ZEUS из Университета Мичигана — это просто находка для любителей технологических новинок и зрелищ. С его мощностью в 2 квадриллиона ватт он мог бы кардинально изменить представление о научных экспериментах, если бы не тот факт, что это всё равно всего лишь не более чем дуновение ветерка в океане общей энергии.
Начнём с того, что этот «величайший лазер», по словам менеджера проекта, обошёлся в скромные 16 миллионов долларов — бюджет больше напоминает стоимость хорошо укомплектованного офисного кофейного аппарата. А вещи, которые нужно было завести, например, 7-дюймовые сапфировые кристаллы, в чем-то похожи на ту роскошь, за которую некоторые готовы убивать. Естественно, к ним приложили ручку с титановыми атомами — просто для приличия и научного пафоса.
Логично, что подобные эксперименты вызывают восторг в сердцах физиков, жаждущих внести свой вклад в квантовую физику и медицину. Кто бы не хотел стоять у руля могущества, способного творить плазму из гелия? Но если задуматься, кто действительно выиграет от всей этой комедии, когда лазер мощнее ноутбук через два года общения с Facebook явно не будет служить человечеству?
Естественно, к финансовым бенефициарам всей этой затеи нам стоит присмотреться. Национальный научный фонд США всё-таки не просто так выделил деньги на проект. За этим стоят не только громкие имена, но и те, кому нужно отчитаться о «перспективности» своих вливаний. Параллельно можно заметить, что компании, занимающиеся производством оптически активных материалов, с радостью заглядывают на конференции — ведь им нужно оправдать свои космические ценники.
Технически, ZEUS — это мощная игрушка для серьезных мальчиков. Выпускаете восемь импульсов в секунду и сращиваете их с миллионной мощностью один раз в жизни — и среди всего этого мракобесия, вы обнаружите, что на самом деле это просто эксперимент по углу обзора. Но дайте им законсервированное впечатление, что человечество движется вперёд — "мы лучшие в мире", — и высокотехнологичный эльфийский лазер с 25 квинтиллионными долями секунды становится идеальной сказкой.
Так что, когда будете восхищаться лазером ZEUS, вспомните, *что каждый импульс не просто научный эксперимент, а финансовая игра с крепкой прикрытой шапкой «инноваций», и только потом — лучшее из достижений в истории».