據美國《科學日報》新聞,如果你在宇宙中用一塊巨大的放大鏡,把所有陽光聚焦在地球上的一顆沙粒上,其光線強度才和美國密歇根大學實驗室最近創(chuàng)造的一束激光束差不多。此激光束如此強烈,研究人員認為這創(chuàng)下了世界紀錄,可算是世界上最強大的激光束。此研究論文發(fā)表在最新一期的《光學快報》雜志上。
密歇根大學物理學和工程學教授卡爾-克羅賽尼克說:“這是我們能制造的瞬間強度,我不知道宇宙其它地方還能產生如此大強度的光線。我們認為這是創(chuàng)紀錄的。”
此脈沖激光只持續(xù)30飛秒(1飛秒為千萬億分之一秒)。這束創(chuàng)造世界記錄的激光強度估算為每平方厘米2百萬億億瓦特,其瞬間能量輸出功率為300萬億瓦,相當于美國整個電網功率的300倍。激光束功率聚焦在1.3微米的斑點上,此斑點直徑是人頭發(fā)直徑(大約100微米)的百分之一。此激光束的強度比世界上其它任何激光都要高出2個數量級,每隔10秒就能產生出一次,而其它激光得要再充電1小時才行。
為了實現它,研究人員在HERCULES激光系統(tǒng)上添加了額外的放大器。HERCULES是一種鈦藍寶石激光發(fā)生器,在密歇根大學的超速光學科學中心占了幾個房間,先前曾產生過50萬億瓦的激光束。在HERCULES中,光就像一個彈球在一系列的鏡子和其它光學元件上彈來彈去,不斷的被增強、壓縮和聚焦。
如此強大的激光束可以幫助科學家開發(fā)更好的癌癥放療用的質子和電子束。眾所周知,粒子療法非常昂貴,但它比放療更受歡迎,因為放療既殺死癌細胞,同時也殺死健康細胞。粒子裝置價格昂貴是由于在粒子加速器中應用粒子非常復雜。然而利用像HERCULES這樣的激光器全套裝置能實現治療的低價格,能使癌癥患者得到更好地的救治。
除醫(yī)學應用之外,這類激光的超強特性能夠在實驗室內產生超強電場、超高輻射溫度、超高壓、超高加速度等一系列極端物理條件,在慣性約束聚變中可以用于“快點火”機制研究。如此強烈的激光有潛力能“沸騰真空”,從而讓科學家將光線集中到真空中,以制造出理論化材料。還有科學家將此用于熔合研究中,在處理過程中哄騙低質量的原子和高質量原子結合,并釋放出能量。
另一方面,這類激光的超短特性又是目前唯一可以用來“凍結”并揭示分子、原子內瞬態(tài)動力學行為信息的手段,因此,它是近年來最能形成新學科生長點并導致新發(fā)現、建立新概念的重要研究工具。目前世界上許多國家的實驗室都相繼建立了這類激光裝置,并用其開展了有關物理、化學、生物及電子學等前沿學科方面的研究。
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