密歇根大學(xué)新建成的一個設(shè)施將成為美國最強(qiáng)大的激光器的所在地，本周將舉行它的第一次實(shí)驗(yàn)，因?yàn)槊绹龑で笤诟吖β始す庠O(shè)備領(lǐng)域再次具有競爭力。

該實(shí)驗(yàn)將由加州大學(xué)歐文分校的研究人員在 ZEUS（Zettawatt 等效超短脈沖激光系統(tǒng)的縮寫）進(jìn)行。他們前往Ann Arbor，以研究光和物質(zhì)之間極其強(qiáng)烈的相互作用，以及如何利用這種相互作用來縮小粒子加速器。

密歇根州電氣工程和計算機(jī)科學(xué)副教授 Louise Willingale 說：“3 拍瓦是3后面有15個零”。

她說：“3拍瓦的功率是美國電網(wǎng)功率的3000 倍”。

美國國家科學(xué)基金會授予密歇根州1850萬美元用于將ZEUS建立為聯(lián)邦政府資助的國際用戶設(shè)施。

最初，該設(shè)施位于U-M的 Gérard Mourou 超快光學(xué)科學(xué)中心所在地的一棟大樓內(nèi)，將容納研究團(tuán)隊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)使用了激光全部功率潛力的一小部分。該系統(tǒng)將逐漸增加，ZEUS預(yù)計將在 2023 年秋季開始其標(biāo)志性的實(shí)驗(yàn)。

美國在 25 年前建造了世界上第一臺拍瓦激光器，但沒有跟上歐洲和亞洲更雄心勃勃的系統(tǒng)。雖然ZEUS的原始功率與海外同時代產(chǎn)品不同，但它的方法將模擬一種比其3拍瓦功率大約100萬倍的激光。

ZEUS主要將研究極端等離子體，這是一種物質(zhì)狀態(tài)，其中電子有足夠的能量逃離原子，產(chǎn)生帶電粒子的海洋。幾乎所有可見的宇宙都是由等離子體組成的。太陽就是等離子體的一個例子。

預(yù)計實(shí)驗(yàn)將有助于理解宇宙如何在亞原子水平上運(yùn)行以及材料如何在快速的時間尺度上發(fā)生變化?？茖W(xué)家們還希望他們能夠開發(fā)出更小、更緊湊的粒子加速器，用于醫(yī)學(xué)成像和治療。

Willingale說：“ZEUS將在科學(xué)、技術(shù)、工程和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用”。

使用ZEUS的提案將由一個由科學(xué)家和工程師組成的外部小組進(jìn)行評估。由于美國國家科學(xué)基金會的資助，實(shí)驗(yàn)提案被選中進(jìn)行研究的用戶除了提供他們自己前往設(shè)施的旅行費(fèi)用外，將無需支付任何費(fèi)用。

Willingale說，這些提案將根據(jù)科學(xué)價值和技術(shù)可行性進(jìn)行選擇。

上周，加州大學(xué)歐文分校物理與天文學(xué)系副教授Franklin Dollar和四名加州大學(xué)歐文分校的研究生抵達(dá)密歇根州，開始為他們的實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。

“我們領(lǐng)域的主要挑戰(zhàn)之一是獲得高質(zhì)量、強(qiáng)激光，”Dollar 說?！癦EUS不僅將成為歐洲大陸上最強(qiáng)大的激光束，或許更重要的是，它會提供多束強(qiáng)大的光束。

他說：“不僅僅是用激光制造高能等離子體，還可以用第二束光與等離子體相互作用?！?/p>

ZEUS是密歇根大學(xué)0.5兆瓦激光器的升級版，該激光器被稱為“HERCULES”。

雖然密歇根的研究人員對ZEUS的誕生興奮不已，但他們也意識到，他們的命名慣例與希臘神話的時間順序并不完全一致。

“HERCULES是ZEUS的祖先，”威靈頓說。“這有點(diǎn)倒退，因?yàn)镠ERCULES是ZEUS的兒子。”

“所以，我們以子造父?！?/p>