美国最强大的激光器在密歇根大学开始运作，预计明年初开始首次实验

据称，密歇根大学的3千万亿瓦特宙斯（ZEUS）激光设备将使美国重新成为高功率激光设备的一大焦点，美国国家科学基金会（NSF）授予了1850万美元，将其作为联邦政府资助的国际用户设备。该机构预计，宙斯（ZEUS）将在2022年初开始它的第一次实验。

超快光学科学中心(Center for Ultrafast Optical Science)主任卡尔·克鲁舍尔尼克(Karl Krushelnick)说:“我们真的很期待这个新设备，它将使令人兴奋的实验成为可能。”ZEUS的建造工作在该中心几乎已经完成。

美国在1996年建造了世界上第一个十亿瓦激光器，但还没有赶上世界其他地方正在建造的更雄心勃勃的系统。其中包括欧洲的2台10-petawatt激光器和中国的5.3-petawatt激光器，中国也计划制造100-petawatt激光器。虽然新的激光器没有那么多的原始功率，但它的方法模拟的激光功率大约是3万亿瓦的100万倍。

ZEUS将主要用于研究极端等离子体——即电子从原子中挣脱出来，形成带电气体的物质状态。

该设施的实验有望有助于理解宇宙如何在亚原子水平上运行，黑洞如何产生喷流等天体物理现象，以及物质如何在极快的时间尺度上变化，以及用于医学成像和治疗的更小、更高效的粒子加速器的发展。

ZEUS建造项目经理Franko Bayer说:“与花费数十亿美元建造的大规模粒子加速器相比，使用‘桌面’激光技术制造的极端等离子体为物理学基础研究提供了一种成本更低的替代方案。”“我们非常高兴，因为这项支持使美国等离子科学界和密歇根大学的我们能够制定长期的研究计划。”

首先，三个目标地区中的一个将以半千瓦时(峰值功率的六分之一)进行试验。这种激光将以每秒1或5个超短激光脉冲的速度向由气体构成的目标发射，每个脉冲的持续时间在20到25千万亿分之一秒之间，将气体原子转化为等离子体。该系统将在两年内逐步提高到全功率，计划在2023年10月开始其实验和用户操作。

这个装置最终将把全功率激光束送入真空室，在那里激光束将聚焦在气体目标上，与相反方向的碰撞电子束，模拟更高功率的zetawa激光。全速运转时，每分钟都会有脉冲。

随着操作的进行，来自NSF的资金将随着ZEUS设施的全部能力逐步增加，从2021年10月开始的一年提供100万美元，从2025年10月开始的一年提供550万美元，这是该奖项的最后一年。ZEUS预计将作为美国最强大的激光器和开放用户设施运行至少10年。

ZEUS将主要是一个国际用户设施，使来自世界各地的实验团队能够前往密歇根大学进行实验。这些建议将由一个由科学家和工程师组成的外部小组进行评估。因为有NSF的资助，选择实验提案进行研究的用户将不会有任何成本。

美国国家科学基金会等离子体物理学项目主任Vyacheslav (Slava) Lukin说:“我们期待着大大提高能力，并获得美国国家科学基金会ZEUS用户设施将为美国和国际科学界提供的最高强度激光器。”

从光和物质的基础物理学，到强大的天体物理现象，再到紧凑的粒子加速器，该设施的用户将能够探索广泛的现象，同时推动技术的前沿。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：https://record.umich.edu/articles/most-powerful-laser-in-u-s-to-begin-operations-at-u-m/