Найти в Дзене
Походная жизнь
2886 подписчиков

Почему самые мощные лазеры в мире могут раскрыть тайны космоса

4 мин
Это самые мощные лазеры, когда-либо созданные, и их лучи помогают ученым исследовать структуру Вселенной. В исследовательской лаборатории Мичиганского университета я наблюдаю за ярким зеленым светом, который освещает огромную вакуумную камеру, сопоставимую по размерам с двумя теннисными кортами. Надежные бетонные стены толщиной 60 см защищают исследователей от утечки радиации, а сотрудники носят маски и сеточки на волосах для защиты чувствительной электроники. Это лазер Зевс, который станет самым мощным в США и уже начинает запускаться для первых официальных экспериментов. В отличие от непрерывных лазеров, Зевс — это импульсный лазер, способный излучать короткие всплески продолжительностью всего несколько квинтиллионных долей секунды. Каждый импульс достигает пиковой мощности в три петаватта — это в тысячу раз больше, чем потребление электроэнергии всего мира. Такой мощный лазер поможет исследователям изучать квантовые законы нашей реальности и воссоздавать условия экстремальной астро
Оглавление

Это самые мощные лазеры, когда-либо созданные, и их лучи помогают ученым исследовать структуру Вселенной.

Технологии, меняющие представление о космосе

В исследовательской лаборатории Мичиганского университета я наблюдаю за ярким зеленым светом, который освещает огромную вакуумную камеру, сопоставимую по размерам с двумя теннисными кортами. Надежные бетонные стены толщиной 60 см защищают исследователей от утечки радиации, а сотрудники носят маски и сеточки на волосах для защиты чувствительной электроники.

Это лазер Зевс, который станет самым мощным в США и уже начинает запускаться для первых официальных экспериментов.

В отличие от непрерывных лазеров, Зевс — это импульсный лазер, способный излучать короткие всплески продолжительностью всего несколько квинтиллионных долей секунды. Каждый импульс достигает пиковой мощности в три петаватта — это в тысячу раз больше, чем потребление электроэнергии всего мира. Такой мощный лазер поможет исследователям изучать квантовые законы нашей реальности и воссоздавать условия экстремальной астрофизики.

Не только Зевс — другие мощные лазеры

Зевс не единственный лазер, способный открыть новые горизонты в физике. Во всем мире множество лабораторий делают значительные шаги вперед в этой области. "Эта сфера действительно активно развивается," — отмечает Карл Крушельник, директор Центра ультрафаст оптической науки имени Жерара Муру в Мичиганском университете.

В Великобритании строится лазер Вулкан 20-20, который станет самым мощным в мире к 2029 году. Он будет производить луч, яркость которого в миллион миллиардов раз превыше солнечного излучения. Один единственный импульс создаст более шести раз больше энергии, чем вся энергия, вырабатываемая за мгновение, при этом его длительность составит менее триллионной доли секунды и будет нацелена на несколько микрометров.

Вулкан 20-20 — модернизированная версия существующего лазера Вулкан, который сейчас демонтируется. Его размеры сопоставимы с двумя олимпийскими бассейнами, а зеркала весят по 1,5 тонны. Новый лазер будет в 100 раз ярче.

"Удивительно не только его мощность, но и интенсивность лазера", — говорит Роб Кларк, руководитель группы экспериментальной науки в CLF.

Вулкан 20-20 позволит проводить астрофизические исследования в лаборатории, воссоздавая условия далеких галактик. Это поможет анализировать внутренние процессы звезд и газовых облаков, а также изучать поведение материи при определенных температурах и плотностях.

Тайны магнитных полей и космических лучей

Среди загадок, которые предполагается исследовать в Оксфорде, — происхождение магнитных полей, окружающих значительные объекты во Вселенной. "Почему эти магнитные поля существуют? Это не так очевидно," — отмечает Алекс Робинсон, ведущий теоретический физик плазмы в CLF. Для проверки гипотезы планируется слияние материи для создания ударных волн, чтобы выяснить, может ли это вызвать возникновение магнитных полей.

Исследователи также будут изучать происхождение космических лучей и структуру внутри гигантских планет. Уникальные эксперименты будут направлены на формирование новых материалов, таких как борный нитрид, который может продемонстрировать удивительные электронные и оптические свойства.

Достижения в термоядерном синтезе

Термоядерный синтез также является ключевой областью для мощных лазеров. В Национальном исследовательском центре Лоуренса Ливермора в Калифорнии в июле исследователи достигли чистого выигрыша в энергии во второй раз, укрепляя надежды, что этот источник чистой энергии может стать ежедневной реальностью.

Тем временем, в Румынии разработан самый мощный лазер в мире — ELI-NP с мощностью 10 петаватт. Оператор этого лазера сотрудничает с частными компаниями для создания коммерческой термоядерной электростанции, используя современные технологии.

Значение размера и совместной работы

Физики акцентируют внимание на важности совместной работы, но размер лазеров также играет свою роль. В Южной Корее находится лазер, который держит рекорд по интенсивности, достигая 10^23 Вт/кв.см, что позволяет исследовать новые терапевтические методы, применяемые в лечении рака.

Исследования на четырехпетавтной машине CoReLS уже ведутся, но команда стремится создать еще более мощный лазер на уровне петаватт и готовит предложения на 25-петавттный лазерный луч, который, по прогнозам, будет завершен в ближайшие шесть лет.

"Важно правильно их построить и использовать наилучшим образом", — подчеркивает Кларк.

Мир науки ждет открытия, которые помогут понять тайны космоса и, возможно, откроют новые горизонты для человечества.

Если вам понравилась эта статья, подпишитесь, чтобы не пропустить еще много полезных статей!

Вы также можете найти наши материалы в: