科技日報記者 劉霞

據(jù)美國密歇根大學(xué)官網(wǎng)最新消息，被譽為“全美最強激光器”的ZEUS系統(tǒng)正式開啟2拍瓦（1拍瓦等于1015瓦）科學(xué)實驗。該激光器發(fā)射出峰值功率達2拍瓦的超短脈沖，這一數(shù)值約為全球電網(wǎng)總功率的100倍，而單次脈沖持續(xù)時間僅25阿秒（1阿秒等于10-18秒），這一成果為高能物理研究開辟了新維度。

ZEUS所在的杰拉德·莫羅超快光學(xué)科學(xué)中心的研究團隊表示，這標志著美國高場科學(xué)正式邁入未知領(lǐng)域。ZEUS是“澤塔瓦等效超短脈沖系統(tǒng)”的縮寫，1澤塔瓦（Zettawatt）等于1021瓦。該激光器雖實際最大功率為3拍瓦，但通過讓激光與反向電子束對撞，可模擬出比實際功率強百萬倍的澤塔瓦級效應(yīng)，可助力科學(xué)家研究極端等離子體現(xiàn)象和量子電動力學(xué)，從而進一步揭示宇宙在微觀層面運作的秘密。

美國加州大學(xué)歐文分校物理學(xué)和天文學(xué)教授富蘭克林·多樂表示，ZEUS的獨特優(yōu)勢在于其“分光”能力，即單束激光可拆分為多路實驗線束。目前，其團隊正利用該設(shè)備開展首個2拍瓦實驗，通過“尾場加速”技術(shù)，使電子在等離子波中如沖浪般被加速，預(yù)計產(chǎn)生的電子束能量將達常規(guī)水平的5—10倍，堪比數(shù)百米長粒子加速器的效果。

值得期待的是，ZEUS將于年內(nèi)迎來關(guān)鍵升級：一塊歷時5年打造的鈦藍寶石晶體（直徑約18厘米）將使其功率躍升至3拍瓦。屆時，電子束與反向激光的對撞實驗將實現(xiàn)澤塔瓦等效強度，為癌癥治療新技術(shù)的軟組織成像、國家安全、材料科學(xué)、天體物理學(xué)，以及等離子體科學(xué)和量子物理學(xué)等領(lǐng)域提供全新工具。

總編輯圈點

ZEUS具有獨特的分光能力，這使它能夠在多個科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。例如，在癌癥治療新技術(shù)的研發(fā)中，它可以通過軟組織成像提供更加精確的診斷工具；對于國家安全和材料科學(xué)而言，ZEUS可以用來探索新型防護材料和結(jié)構(gòu)的設(shè)計與開發(fā)。此外，ZEUS能夠以相對緊湊的設(shè)備尺寸產(chǎn)生媲美數(shù)百米長粒子加速器效果的電子束，極大地降低了實驗成本和空間需求。而隨著ZEUS在未來升級至3拍瓦，有望為多領(lǐng)域研發(fā)帶來全新視角和方法。