Який найбільший лазер у світі?

Тут, на et, ми іноді заглиблюються в теми без особливих причин поза цікавістю. У цьому випадку це лазери. На споживчому рівні ми оточені продуктами, що покладаються на лазери - оптичні середовища, штрих-коду, волоконно-оптичну оптику, а принтери є загальними - але для цієї статті ми вирішили масштабувати трохи. Є пару претендентів для найбільшого у світі лазера, і вони всі беруть участь у деяких дійсно прохолодних науках.

Почесна згадка: Великий адронний коллайдер

Великий адронний коллайдер не є технічно лазерним, але це дуже сильно фізично найбільший балок частинок - і я включую це тут, тому що це не тільки нематеріальний високоенергетичний промінь, є деякі (буквально!) Дуже прохолодний лазер Наука відбувається в об'єкті LHC. Альфа-експеримент CERN насправді використовує рентгенівські лазери, щоб прохолодна антимонтура до простого двигуна вище абсолютного нуля.

Альфа-вчені використовують реакційну камеру приладу для пастки антигідрогену в магнітній пляшці. Потім вони настроюють лазер так, щоб його промінь просто з фази з енергетичними станами антигідрогену, трохи схоже на когось "крадіжку вашого відскоку", коли ви знаходитесь на батуті. Імпульс фотонів у лазері уповільнює антигідроген, і тому, що тепло - це форма молекулярного руху, що уповільнення має охолоджувальний ефект. Дослідники змогли охолодити антигідроген до 0,012K.

Zeus лазер

У той час як альфа-експеримент робить лазерне охолодження, то влучно називається Зевс три-петронатт лазер у Мічиганському університеті, зіткнувся з електронним пучком для вивчення екстремальної плазми. Зевс є найпотужнішим лазером у Сполучених Штатах. Це фактично розроблено, щоб пробити над вагою: а Зевс не доставляє цю сину силу, її дизайн імітує лазер, який приблизно мільйон разів більш потужний, ніж те, що він говорить про олово. Це дозволяє лазері класу Petawatt-класу, щоб імітувати промінь Zetawatt.

Після того, як він повністю оснащений, лазер буде спрямований у вакуумну камеру та зосереджена на її газоподібній мішенні, де він почне доставляти ультрачавні імпульси світла. Потім електронний промінь спрямований на одну мету, таку, що лазер і електронних пучків перетинаються в обсязі газу. Все, що енергія іонізує газ у плазму, і через геометрію, перехресні балки імітують набагато потужніший лазер Zetawatt-клас. Насправді, Z в Zetawatt є місцем, де Зевс отримав свою назву: "zetawatt еквівалентна ультрачальна імпульсна лазерна система".

Екстремальна легка інфраструктура - ядерна фізика (ELI-NP)

Це стрибок від трьох до десяти петиваттів, але проект амбітної екстремальної легкої інфраструктури (ELI) в Європі звільнив свій флагманський елі-НП, подвійний десятитонат-лазер. Eli-NP викладає когерентну промінь інфрачервоного світла при 820 нм, з запланованим діаметром до п'ятдесяти сантиметрів, які - хлопці - це як пішохідна і наполовину, що має тепливе випромінювання. Я знаю, що ми жартуємо про зірку смерті, але ця річ - справжня угода. Він має вишукано чудові можливості націлювання. В межах реакційної камери, що 50-мм промінь може зосередитися на ділянці одного квадратного міліметра. Ця інтенсивність 1022 Вт / см2 є помітною часткою загального сонячного вигоду Землі, зосереджена на крихітній маленькій точці.

Елі-НП було побудовано, щоб вивчити надзвичайно високу енергію фізики, як як важкі метали утворюються суперновими. Але це також займається більш практичними дослідженнями, такими як протонна терапія для раку, або нові способи обробки радіоактивних відходів.

Єдиною причиною не є більш тісною краваткою для першого місця полягає в тому, що Eli-NP є неповним, і погано працює за графіком. Об'єкт зіткнувся з скандалом над своїм вибором директора, а його гамма-джерело було затримане протягом декількох років. Новий договір з технологіями Lyncean в Каліфорнії встановлюється для доставки гамма-джерела в 2023 році.

Центр релятивістської лазерної науки (CORELS)

Переможець прориву - гігантський чотирикутно-сапфіровий лазер, названий Corels, який розташований у Південній Кореї. З тих пір, як у 2004 році досягнуто 1022 Вт / см2 у 2004 році, фізики намагалися підштовхнути його один вищий вищий, і вони нарешті зрозуміли мрію. Хоча чотири черевики, безумовно, менша потужність сировини, CORELS використовує фізичну оптику, щоб обмежити промінь у крихітну область. Оскільки це настільки тісно зосереджено, фотони, які вражають цей лазерний міклон, насправді перевищує кількість, які страйкують квадратним міліметром Елі-НП, навіть якщо ELI-NP може виводити більше фотонів. У квітні цього року команда дослідників досягла інтенсивності 1023 Вт / см2, що приблизно еквівалентно зосередити весь вихід сонця на просторі розміром невеликого офісного столу. За винятком того, що вони зосереджували його на площі близько квадратного мікрон, що менше, ніж Е. Колі. Pew pew.

Щоб отримати 28см промінь, орієнтований на пучок, лазер використовує надзвичайно дрібну скляну оптику та параболічні дзеркала. Корель спочатку використовували Pyrex у своїх оптичних стисеннювальних решітках, але є стільки тепла, що виходить з променя, який навіть Pyrex не міг розігнати його рівномірно, що призводить до спотворень у хвилі та коливаннях у пучку. В кінцевому підсумку дослідники повинні були використовувати прямий плавлений кремнезем, ті ж самі речі, з якими платячі вікна зроблені.

(Автора ПРИМІТКА: Upstate New Yorkers може посміхнутись на цьому. Pyrex виготовляється з Corning, який є такою ж компанією, яка робить посуд під назвою Corelle. Serendipity?)

Метою CORELS є вивчення того, що відбувається в найбільш екстремальних умовах, які ми знаємо, де взаємодію переважають релятивістські ефекти. Одна нитка дослідження є сильною квантовою електродинамікою. Інтенсивність цього лазера дозволяє фізикам робити реальні експерименти на хибно-химерні квантові матеріали, які були чисто теоретичними до цих пір.

Хоча ці майже невизначеними потужними лазерами виконують свою роботу, інші проекти продовжують підштовхувати межі людського розуміння, створюючи все більш потужні інструменти. Кілька інших ультра-високоенергетичних лазерних закладів планується або будується, у тому числі один в Аполлон (Франція), проект EP-Opal у Рочестерському університеті (США) та джерело китайського джерела екстремального світла. Якщо вам подобаються гігантські лазери, перегляньте цей простір: тому що виклики рухаються в ряди, ми оновимо наш реєстр.

Читати далі

Chromebook отримують частку ринку, оскільки освіта переходить в Інтернет

Продажі Chromebook зросли в пандемії, продажі зросли на 90 відсотків, і очікується майбутнє зростання. Це ставить певні виклики для таких компаній, як Microsoft.

Місяць Європи Юпітера може світитися в темряві

Сильне радіаційне бомбардування Європи може змусити її світитися в темряві, і це може допомогти вченим дізнатися більше про крижані покриви Місяця та океан нижче.

Тести Cyberpunk 2077 показують, що навіть найшвидший графічний процесор у світі не може грати на 4K

Напевно, Cyberpunk 2077 не міг виправдати ажіотаж після восьми років розробки, але проблеми з продуктивністю не допомагають.

Великий відмов чи Великий вибух? Вчені досі борються з походженням Всесвіту

Більшість фахівців з фізики та космології приймають модель інфляції - пряму лінію від Великого вибуху до нашого нескінченно розширюваного Всесвіту. Однак деякі вчені дотримуються можливості "великого відскоку" замість удару, і вони все ще активно шукають докази, які могли б перекрити загальноприйняту мудрість.