University of Michigans ZEUS bliver den mest kraftfulde laser i USA

Et nybygget University of Michigan-anlæg, der vil være hjemsted for den mest kraftfulde laser i USA, er vært for sit første eksperiment i denne uge, da nationen søger at blive konkurrencedygtig igen inden for højeffekt-laserfaciliteter.

Eksperimentet vil blive udført på ZEUS - en forkortelse for Zettawatt-Equivalent Ultrashort pulse laser System - af forskere fra University of California, Irvine. De rejste til Ann Arbor som en del af deres undersøgelse af ekstremt intense interaktioner mellem lys og stof, og hvordan sådanne interaktioner kan udnyttes til at krympe partikelacceleratorer.

På højden af ​​sin kraft vil ZEUS være en 3-petawatt laser.

Tre petawatt er "3 med 15 nuller efter det," sagde Louise Willingale, lektor i elektroteknik og datalogi ved Michigan.

Og "3 petawatt er 3.000 gange stærkere end det amerikanske elnet," sagde hun.

Michigan blev tildelt $18,5 millioner af National Science Foundation for at etablere ZEUS som en føderalt finansieret international brugerfacilitet.

I første omgang vil anlægget – der er til huse i en bygning, der er hjemsted for U-M's Gérard Mourou Center for Ultrafast Optical Science – være vært for forskerhold, der udfører eksperimenter, der bruger en brøkdel af laserens fulde effektpotentiale. Systemet vil gradvist øges, og ZEUS forventes at begynde sine signatureksperimenter i efteråret 2023.

USA byggede verdens første petawatt-laser for et kvart århundrede siden, men har ikke holdt trit med mere ambitiøse systemer i Europa og Asien. Selvom ZEUS ikke har den samme råstyrke som sine samtidige i udlandet, vil dens tilgang simulere en laser, der er omkring 1 million gange kraftigere end dens 3 petawatt.

ZEUS vil primært studere ekstreme plasmaer, en stoftilstand, hvor elektronerne har nok energi til at undslippe atomer, hvilket skaber et hav af ladede partikler. Næsten hele det sete univers er lavet af plasma. Solen er et eksempel på et plasma.

Eksperimenter forventes at bidrage til forståelsen af, hvordan universet fungerer på subatomært niveau, og materialer ændrer sig på hurtige tidsskalaer. Forskere håber også, at de fører til udviklingen af ​​mindre og mere kompakte partikelacceleratorer til medicinsk billeddannelse og behandling.

ZEUS vil "have et stort udvalg af applikationer på tværs af videnskab, teknologi, teknik og medicin," sagde Willingale.

Forslag til brug af ZEUS vil blive evalueret af et eksternt panel bestående af forskere og ingeniører. På grund af NSF-finansieringen vil der ikke være nogen omkostninger for brugere, hvis eksperimentforslag er udvalgt til at udføre forskning, ud over at give deres egne rejseomkostninger til anlægget.

Forslagene vil blive udvalgt på grundlag af videnskabelig fortjeneste og teknisk gennemførlighed, sagde Willingale.

Franklin Dollar, en lektor i Cal-Irvines Institut for Fysik og Astronomi, og fire UCI-kandidatstuderende ankom til Michigan i sidste uge for at begynde at forberede deres eksperiment.

"En af de store udfordringer i vores felt er adgang til højkvalitets, intenst laserlys," sagde Dollar. "ZEUS vil ikke kun være den kraftigste laserstråle på kontinentet, men måske endnu vigtigere vil den levere flere kraftige stråler.

"I stedet for udelukkende at lave højenergiske plasmaer fra en laser, er der en anden stråle, som også kan interagere med plasmaet," sagde han.

ZEUS er en opgradering i forhold til University of Michigans 0,5 petawatt laser, kendt som HERCULES.

Mens Michigan-forskere er begejstrede for ZEUS' fødsel, er de klar over, hvordan deres navnekonventioner ikke er helt i overensstemmelse med kronologien i græsk mytologi.

"HERCULES var forgængeren til ZEUS," sagde Willingale. "Det er lidt bagud, fordi Hercules var søn af Zeus.

"Så, vi bygger faderen efter sønnen." + Udforsk yderligere

Egypten:Ruiner af et gammelt tempel for Zeus afgravet i Sinai

© 2022 The Associated Press. Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsendes, omskrives eller videredistribueres uden tilladelse.