VIDEO: Najmoćniji američki laser započinje s pucanjem

Laser koji će biti najmoćniji u Sjedinjenim Državama priprema se poslati svoje prve impulse u eksperimentalnu metu na Sveučilištu Michigan.

Nazvan ZEUS, Zetawatt-Equivalent Ultrashort pulse laser System, istraživat će fiziku kvantnog svemira, a očekuje se da će doprinijeti novim tehnologijama u medicini, elektronici i nacionalnoj sigurnosti.

"ZEUS će biti laser najveće vršne snage u SAD-u i među najsnažnijim laserskim sustavima na svijetu. Radujemo se rastu istraživačke zajednice i dovođenju ljudi s novim idejama za eksperimente i primjene," rekao je Karl Krushelnick, direktor Centra za ultrabrzu optičku znanost, u kojem se nalazi ZEUS.

Prva zadaća koju treba pokrenuti je ciljno područje s velikim brojem ponavljanja, koje izvodi eksperimente s češćim, ali nižim laserskim impulsima. Franklin Dollar, izvanredni profesor fizike i astronomije na kalifornijskom sveučilištu Irvine, prvi je korisnik, a njegov tim istražuje novu vrstu rendgenskog snimanja.

On će koristiti ZEUS za slanje infracrvenih laserskih impulsa u plinsku metu od helija, pretvarajući je u plazmu. Ta plazma ubrzava elektrone do visokih energija, a te se zrake elektrona zatim pomiču stvarajući vrlo kompaktne rendgenske impulse, kao što objašnjavaju u ovom videu.

Dollarov tim istražuje kako napraviti i koristiti ove nove vrste izvora X-zraka. Budući da meka tkiva apsorbiraju rendgenske zrake vrlo sličnim brzinama, osnovni medicinski rendgenski uređaji moraju isporučiti visoke doze zračenja prije nego što mogu razlikovati tumor od zdravog tkiva, rekao je.

Tijekom svog doktorskog studija pod vodstvom Krushelnicka, Dollar je upotrijebio ZEUS-ovog prethodnika, pokazujući mogućnosti laserskih rendgenskih impulsa na damselfiju (sličnokrilcu nalik na vretence). Ti su obrasci otkrili meke strukture s vrlo kratkim impulsima rendgenskog zračenja od nekoliko milijuntinki milijarditog dijela sekunde i stoga male doze rendgenskog zračenja.

"Mogli smo vidjeti svaki mali organ kao i sitne mikrodlačice na njegovoj nozi", rekao je Dollar. "Vrlo je uzbudljivo razmišljati o tome kako bismo mogli upotrijebiti ove rendgenske zrake nalik laseru za snimanje s niskim dozama, koristeći prednost činjenice da su slični laseru, umjesto da se oslanjamo na apsorpcijsko snimanje iz prošlosti."

U prvom testnom "pucanju", tim ZEUS-a počinje sa snagom od 30 teravata, što je oko 3% trenutno najjačih lasera u SAD-u i 1% ZEUS-ove moguće maksimalne snage.

"Tijekom eksperimenta ovdje ćemo prvo svjetlo provući do ciljne komore i razvijati prema razini od 300 teravata", rekao je John Nees, istraživač u elektrotehnici i računalnom inženjerstvu.

Nees vodi izgradnju lasera zajedno s Anatolijem Maksimchukom, znanstvenikom-istraživačem na području elektrotehnike i računalnog inženjerstva, koji vodi razvoj eksperimentalnih područja.

Dollarov tim planira još jedno istraživanje, ciljajući na punu snagu namijenjenu ciljnom području s velikim brojem ponavljanja, od 500 teravata. Maksimalna snaga od 3 petawatta, ili kvadrilijuna vata, ići će u različita ciljana područja koja će se dovršiti kasnije.

Taj će eksperiment koristiti laser za generiranje snopa elektrona velike brzine, a potom će elektrone usmjeravati izravno u laserske impulse. Za elektrone, to simulira zetavatni laserski puls, milijun puta jači od ZEUS-ova 3 petavata. Osim ispitivanja temelja našeg razumijevanja kvantnog svemira, ZEUS će omogućiti istraživačima da prouče što se događa unutar nekih od najekstremnijih objekata u svemiru.

"Možemo rekreirati mikrofiziku vruće plazme u ekstremno jakim poljima u laboratoriju", rekla je Louise Willingale, suradnica direktora ZEUS-a i izvanredni profesor elektrotehnike i računarstva.