Масивний 10-петаватний лазер може випаровуватися

Лазерна десята частина енергії сонця на Землі офіційно дебютувала в березні, коли дослідники в Румунії провели перший успішний тест на 10 петаватт (PW). Лазер є одним з трьох в міжнародному проекті в Європі, відомому як Extreme Light Infrastructure. На сьогоднішній день це найпотужніший лазер, який коли-небудь будувався, і це найбільша концентрація енергії на планеті.

Важко переоцінити масштабність 10PW, що дорівнює 10 мільйонів мільярдів ват. Лише кілька років тому цей сайт позначав лише 1PW лазер як Зірка смерті. Новий у 10 разів сильніший. Як пункт порівняння, лазерні покажчики продані у US обмежуються щоб бути у максимумі 0.005-watt для безпеки.

Походження лазера 10PW

Даний лазер є частиною проекту «Екстремальна легка інфраструктура» (ELI), зусилля якого розпочали вчені в Європі в середині 2000-х років і очолювали французький вчений і лауреат Нобелівської премії Жерар Муро. Метою проекту є просування не лише лазерної дослідницької інфраструктури, а й прикладної науки.

Програмою було надано фінансування Європейською Комісією, і протягом декількох років було обрано три країни для того, щоб стати домом для трьох нових лазерів: Румунії, Угорщини та Чехії. На даний момент проект отримав більше 850 мільйонів євро, в основному з Європейського фонду регіонального розвитку.

Лазер 10PW живе в недавно побудованій лабораторії під назвою Extreme Light Infrastructure - об'єкт ядерної фізики (ELI-NP) у місті Магереле, недалеко від столиці Бухареста. ELI-NP присвячена вивченню фотоядерної фізики та її застосування. Дві інші лабораторії відомі як ELI-Beamlines у Чеській Республіці, орієнтовані на короткоімпульсні вторинні джерела випромінювання та частинки, а також ELI-ALPS або Attosecond Light Pulse Source в Угорщині.

Що ви робите з 10PW лазером?

З 10PW потужності, вчені можуть буквально випаровувати речовину, відкриваючи можливі нові розуміння того, що відбувається під час наднової. Це лише один приклад, хоча й досить епічний. Така потужність в лазері також дає можливість вивчити, як утворюються важкі метали.

З точки зору більш практичних досліджень, ELI-NP буде працювати над просуванням медичних досліджень в області терапії раку протонів, а також шукати нові способи обробки радіоактивних відходів. Це також може допомогти створити нові способи пошуку та охарактеризації ядерного матеріалу, дозволяючи групам безпеки перевіряти, скажімо, вхідні контейнери для небезпечних і незаконних матеріалів. Офіційна фаза дослідження проекту розпочнеться на початку 2020 року.

Потужність лазерів за останні кілька десятиліть збільшилася настільки, що «закони взаємодії світлої речовини принципово змінюються через домінування релятивістських ефектів в динаміці заряджених частинок під впливом лазерного випромінювання». З цієї фундаментальної зміни вчені можуть розробити нові способи генерування рентгенівських променів, гамма-променів і високоенергетичних частинок. Ці нові методи, у свою чергу, відкривають нові способи їх використання в різних наукових сферах, як у медичних дослідженнях, так і в матеріалознавстві.

Що виглядає 10PW?

Як ніхто хотів би уявити собі гігантську супутникову антену, що знімає промінь зі свого центру (гм, Зірка смерті), реальність навіть лазера 10PW трохи більш повсякденна. Сам лазер знаходиться всередині камери, і вчені, що працюють, це, звичайно, за комп'ютером.

Для того щоб лазер мав потужність і точність, він спирається на дві системи, що працюють разом. Один з них називається лазерною системою високої потужності, яка сама складається з двох лазерних лапок. Вони є те, що доставляють лазерні імпульси. Друга частина - це система транспортування лазерного променя, яка спрямовує імпульси там, де вони повинні йти з мікрометричною точністю. Цей другий компонент взагалі не є лазером, а «регульованими дзеркалами з великою діафрагмою, встановленими у вакуумній системі труб і корпусів», згідно з інформацією від ELI-NP. Вся система вимагає середовища, яке має високий рівень контролю якості повітря та вібрації, тому, принаймні, уявіть чисту кімнату в науковому сенсі.

Якби ми могли зазирнути всередину захисної камери під час роботи лазера, промінь буде видно людському оку і світиться червоним кольором, хоча й до межі інфрачервоного випромінювання, стверджує директор проекту ELI-NP д-р Ніколае Замфір. Високоенергетичний лазерний насос буде також видно в око, теж виглядає зеленим.

Доктор Замфір також пояснив розмір лазерного променя, приблизно 60 см або трохи менше двох футів в діаметрі, і область, на яку він може націлюватися: «Промінь фокусується на мм2 тільки в камері взаємодії», - додав він.

Майбутнє лазерних технологій

Якщо все піде за планом, лазер 10PW на ELI-NP стане ще сильнішим. Згідно з optics.org (а також оголошення про роботу інженера в ELI-NP - просто бакалавра), два лазери 10PW об'єднаються разом, щоб «доставити фокусированную лазерну інтенсивність до 1023 Вт на квадратний сантиметр». довжина хвилі 820 нанометрів і довжина імпульсу 25 фемтосекунд. ”Сила струму 1015.

На додаток до трьох ділянок в Румунії, Угорщині та Чехії, ELI планує створити четвертий об'єкт і лазер з визначенням місця розташування. Очікується, що цей рівень буде на порядок сильніше, ніж у Румунії.

Найкращий кредит: Getty Images

Читати далі

Астрономи знайшли найдавнішу надмасивну чорну діру у Всесвіті

Цей нещодавно помічений об'єкт є найстарішим відомим квазаром у Всесвіті, із надмасивною чорною дірою віком понад 13 мільярдів років. Насправді він настільки старий і величезний, що вчені не знають, як саме він міг сформуватися.

Астрономи знаходять надмасивну чорну діру, яка блукає навколо далекої галактики

Чи може супермасивна чорна діра мандрують? Це щось астрономи було цікаво протягом багатьох років, а нове навчання від Гарвардського та Смітсонівського центру астрофізики прибула до відповіді: Так.

Нове зображення супермасивної чорної діри показує закручені магнітні поля

Телескоп горизонту події дав нам знаковий образ 2019 року чорної діри, перший коли-небудь вироблений. Тепер команда провела нові спостереження над магістральною чорною дірою в центрі галактики M87, виявляючи лінії магнітного поля навколо порожнечі.

Аматорські астрономи виявляють масивний вплив спалаху на Юпітер

Астрономи по всьому світу гуляються з новинами, що щось врізалося в Юпітер. Питання: Що це було?