美国ZEUS激光设施近日成功发射了峰值功率高达2拍瓦(2千万亿瓦)的光束,成为美国当前最强的激光装置,其功率是其他激光的两倍,并远超全球总发电量。这一成就得益于重新设计的气体靶室,通过“尾波场加速”效应高效提升电子能量。ZEUS的紧凑设计使其能在一个体育馆大小的空间内运行。激光脉冲经过能量注入后被压缩成极薄光斑,并聚焦实现最大强度。目前团队正致力于3拍瓦的升级,面临钛蓝宝石晶体制造的挑战。ZEUS已成功运行15个月,支持了多项用户实验。
🌟 **ZEUS激光设施的突破性成就**:美国ZEUS激光设施成功发射了2拍瓦(2千万亿瓦)的光束,成为美国当前最强的激光,其峰值功率是其他任何激光的两倍,并且远超全球总发电量。这一壮举在极短的激光脉冲时间内实现,展示了其在超强激光技术上的领先地位。
🚀 **先进的“尾波场加速”技术**:研究团队通过重新设计气体靶室,利用激光脉冲穿透氦气室产生的等离子体,通过“尾波场加速”效应使电子获得超高能量,如同冲浪般追逐波浪,这是实现高功率输出的关键技术之一。
💡 **紧凑设计与精确聚焦**:ZEUS的核心优势之一在于其紧凑设计,整套系统仅占体育馆大小空间。激光脉冲经过多次能量注入后,被压缩成极薄的光斑,并最终聚焦至0.8微米,以实现最大强度,这体现了工程上的精巧与高效率。
🚧 **面临升级挑战与技术瓶颈**:团队正致力于3拍瓦的升级,目前面临的关键瓶颈是直径18厘米的钛蓝宝石晶体制造,这种全球稀缺的特殊材料耗时漫长。此外,过去曾遇到的光栅碳沉积问题也需要精确控制清洁周期来保障实验安全。
🔬 **丰富的用户实验与未来展望**:ZEUS已成功运行15个月,支持了来自22个机构的11个独立实验,共有58名实验者参与。未来,该设施将启动标志性实验,进行电子束与激光脉冲的对撞,为科学研究提供前所未有的高能量环境。
9月10日消息,美国ZEUS(Zettawatt Equivalent Ultrashort laser pulse System)激光设施成功发射了2拍瓦(2千万亿瓦)光束,成为美国当前运行中的最强激光,其峰值功率几乎是美国其他任何激光的两倍,超越了全球总发电量的100倍。这一壮举仅在极短的激光脉冲时间内实现,持续时间为25亿亿分之一秒。
研究团队通过重新设计气体靶室提升电子加速效率:当激光脉冲穿透氦气室时,会剥离原子形成等离子体,电子在“尾波场加速”效应下如同冲浪者追赶波浪般获得超高能量。
ZEUS的核心突破在于其紧凑设计——整套系统仅占用体育馆大小的空间。激光脉冲经四次能量注入后,被压缩成直径12英寸、厚度仅8微米(约为打印纸1/10)的极薄光斑,最终聚焦至0.8微米实现最大强度。
目前团队正全力攻克3拍瓦升级挑战,关键瓶颈在于直径18厘米的钛蓝宝石晶体制造——这种全球仅存数枚的特殊材料耗时四年半才完成。此前从300太瓦升至1拍瓦时曾出现光栅碳沉积问题,团队通过精确控制清洁周期确保实验安全。
今年ZEUS将启动其标志性实验:加速电子束与反向传播的激光脉冲对撞。在电子视角下,3拍瓦激光将等效于1泽瓦量级。
目前,ZEUS已进行15个月的用户实验,接待了来自22个机构的11个独立实验,共有58名实验者。
