ZEUS: قدرتمندترین لیزر آمریکا در خدمت علم، پزشکی و اخترفیزیک

مرکز زئوس (Zettawatt Equivalent Ultrashort laser pulse System) در دانشگاه میشیگان با دستیابی به توان ۲ پتاوات، قوی‌ترین لیزر در ایالات‌متحده را تولید کرد و رکوردی جدید در علم لیزر به ثبت رساند.

به گزارش سیلاد و به نقل از تک‌اسپات، این توان که تنها برای ۲۵ کوینتیلیونیوم ثانیه (۲۵ فمتوثانیه) تولید می‌شود، صد برابر بیشتر از کل توان مصرفی برق جهان است و پنجره‌ای نو به‌سوی حوزه‌های گوناگون علمی گشوده است.

ZEUS به‌عنوان یک مرکز کاربرمحور، میزبان پژوهشگران ملی و بین‌المللی است که از طریق فرآیند داوری مستقل برای انجام آزمایش انتخاب می‌شوند. این مرکز با پشتیبانی بنیاد ملی علوم آمریکا (NSF)، در حوزه‌هایی مانند پزشکی، امنیت ملی، اخترفیزیک، فیزیک کوانتوم و علم مواد کاربرد خواهد داشت.

پیکربندی ZEUS از اجزای تجاری، مانند تقویت‌کننده پالس دوگانه و فیلترهای آکوستو-اپتیکی برنامه‌پذیر تشکیل شده است که امکان تولید پالس‌هایی با زمان بسیار کوتاه (۲۰ فمتوثانیه) را فراهم می‌سازد. این مرکز دارای سه ناحیه هدف اختصاصی برای انواع مختلف آزمایش‌هاست، از جمله شتاب‌دهی یون‌ها و الکترون‌ها با استفاده از پدیده‌های فیزیک پلاسما.
 

در آزمایش‌های اولیه، تیم دانشگاه کالیفرنیا با همکاری ZEUS موفق به تولید پرتوی الکترونی با انرژی بالا شده‌اند که مشابه خروجی شتاب‌دهنده‌هایی با طول صدها متر است. آن‌ها با طراحی جدیدی شامل لیزر دوگانه و محفظه گازی توسعه‌یافته، توانسته‌اند از روش «شتاب‌دهی در پس‌موج» بهره ببرند؛ در این روش، پالس لیزری گاز هلیوم را به پلاسما تبدیل کرده و الکترون‌ها را با انرژی بالا به حرکت در می‌آورد.

این موفقیت زمینه را برای آزمایش اصلی ZEUS فراهم می‌کند که در آن الکترون‌های شتاب‌گرفته با پالس لیزر ۳ پتاواتی در جهت مخالف برخورد خواهند کرد. از دید الکترون‌ها، این پالس به اندازه‌ی یک زتاوات قدرت خواهد داشت.

کاربردهای ZEUS محدود به فیزیک نیست. این فناوری می‌تواند راه‌های جدیدی برای تصویربرداری بافت نرم، درمان سرطان، و حتی درک بهتر پدیده‌هایی مانند فواره‌های پوزیترونی از سیاه‌چاله‌ها یا فوران‌های پرتو گاما فراهم آورد.