На что способен самый мощный лазер в 2023 году?
Самые мощные лазеры в мире
На рубеже 21 века началась гонка за петаваттной мощностью. В настоящее время в мире существует более 20 лазеров с пиковой мощностью около 1 квадриллиона ватт. В борьбе за петаватты лидерство все время передается из рук в руки. В 2019 году румынский лазер ELI-NP достиг мощности 10 петаватт, став мощнейшим в мире. Но уже в следующем году китайский лазер SULF превзошел его, достигнув мощности 13 ПВт. А к 2025 году Китай планирует запустить лазер SEL с невероятной мощностью 100 ПВт.
Стоит отметить, что эта мощность является мгновенной или пиковой. Дело не только в энергии лазерного импульса, но и в его краткости. Мгновенная мощность - это скорость высвобождения энергии, а не количество самой энергии. Например, лазер SULF излучает всего 300 джоулей энергии за импульс, что эквивалентно 100-ваттной лампочке за три секунды. Однако импульс длится всего 23 фемтосекунды, в результате чего мощность составляет 13 ПВт. Лазер генерирует новый импульс каждые три минуты.Китайские ученые не единственные в борьбе за создание лазера огромной мощности. В настоящее время в мире ведется несколько таких проектов, включая европейский проект "Инфраструктура экстремального света", цель которого - создать установку мощностью 10 ПВт в ближайшем будущем. К сожалению, планы по созданию установки мощностью 100 ПВт были отложены на неопределенный срок. Российские физики создали лазер, известный как XCELS (Exawatt Center for Extreme Light Studies), а японские исследователи разрабатывают свой собственный 30-ПВт лазер.
В США ученые также идут в ногу с последними тенденциями, планируя построить 75-ПВт лазер под названием OPAL (Optical Parametric Amplifier Line), который сможет использовать лучи, созданные самым мощным на сегодняшний день лазером страны - OMEGA-EP.
Рис. 1. Китайская академия наук
Китайский лазер мощностью 100 петаватт
Шанхайский институт оптики и точной механики Китайской академии наук представил информацию о том, что Шанхайская экспериментальная система сверхинтенсивных сверхбыстрых лазеров (SULF) в лаборатории Чжанцзян впервые успешно сгенерировала 10-ПВт лазерный импульс.
По словам Филипа Баксбаума, физика-ядерщика из Стэнфордского университета, китайская группа исследователей лидирует на пути к цели в 100 ПВт. Осуществить подобное позволит предложенный китайцами способ разделения луча на цветовой спектр с дальнейшим усилением каждой отдельной длины волны и дальнейшей "сборкой" в единый сверхмощный луч.
Ранее один мощный лазерный луч формировался из нескольких лучей меньшей мощности. Это объяснялось тем, что фокусирующее и отражающее оборудование - линзы, призмы и зеркала - не могли справиться со сверхэкстремальными энергетическими ударами (температурами). Изначально проект Шанхайской станции экстремального света предполагал создание четырех лазеров для получения нового рекорда импульсной мощности. Обнаруженный факт, что с помощью дифракционной решетки можно разделить луч на множество спектральных компонентов, затем каждый из них усилить и, в конечном итоге, собрать в единый поток, дал возможность свести все к одному лазерному источнику импульсов.
Китайский аппарат может стать первым лазером, который преодолеет вакуум. В июле прошлого года комитет ученых со всего мира оценил его проект как "четкий и убедительный", и группа Ли надеется на получение государственного финансирования в размере около 100 миллионов долларов уже в этом году. По словам Ли, проект будет функционировать как международный, гарантирующий, что другие страны не будут чувствовать себя в стороне, когда будет запущен самый мощный в мире лазер.