Лазерная установка ZEUS в Мичиганском университете вывела США на передовые позиции в области высокоинтенсивной лазерной науки. В ходе первого официального эксперимента система достигла мощности 2 петаватта— вдвое больше, чем любой другой лазер в стране. Хотя импульс длится всего 25 квинтиллионных долей секунды, его энергия превышает 100-кратную мощность всей мировой энергосистемы.
Проект ZEUS, стоимостью $16 млн, называют «научной сделкой века» из-за его масштабов и потенциала. Установка поддерживается Национальным научным фондом США (NSF) и открыта для исследователей со всего мира.
Как это работает?
ZEUS построен на основе коммерческих компонентов, но включает уникальные технологии:
- Двойной чирп-импульсный усилитель — увеличивает мощность лазерного импульса.
- Программируемые акустооптические фильтры — сохраняют точную фазу и ширину импульса.
- Сжатие импульсов до 20 фемтосекунд — позволяет изучать сверхбыстрые процессы.
Лазерный луч можно разделить на несколько пучков, что увеличивает интенсивность в миллион раз. Это открывает путь к изучению:
- Квантовых структур вакуума,
- Рождения пар частица-античастица,
- Лазерного ускорения электронов.
Зачем это нужно?
Исследования на ZEUS могут привести к прорывам в:
- Медицине — улучшение методов визуализации тканей и лечения рака.
- Астрофизике — моделирование джетов черных дыр и гамма-всплесков.
- Материаловедении — создание новых сверхпрочных и сверхпроводящих материалов.
- Квантовой физике — изучение экстремальных состояний материи.
«ZEUS — это не просто мощный лазер, а универсальный инструмент для науки», — говорит Франклин Доллар, профессор Калифорнийского университета.
Планы на будущее
Сейчас команда ZEUS готовится к 3-петаваттному эксперименту, где ускоренные электроны столкнутся с встречным лазерным импульсом. В системе отсчета электронов это будет эквивалентно зеттаваттному импульсу — отсюда и название системы: Zettawatt Equivalent Ultrashort laser pulse System.
Однако путь к рекордам был непростым. 4,5 года ушло на создание 18-см сапфирового кристалла с титановым легированием. Также проблемы с затемнением дифракционных решеток потребовали установки безопасных режимов работы.
С момента запуска в октябре 2023 года ZEUS провел 11 экспериментов с участием 58 ученых из 22 институтов, включая международные коллаборации.
