美国启动最强大激光器：爆发功率相当于千亿座三峡水电站

美国本周将开启高功率激光实验的新时代，科学家们正在为密歇根大学的Zetawatt 等效超短脉冲激光系统 (ZEUS) 的首次实验进行最后的准备工作。该仪器被描述为美国最强大的激光系统，它将帮助研究人员探索广泛的现象，包括量子物理学、太空和下一代癌症治疗。

ZEUS是密歇根大学0.5-Petawatt Hercules激光器的继任者，该仪器是2008年被吉尼斯世界纪录加冕的最高强度聚焦激光器。虽然它的最大功率为3Petawatts，但ZEUS的设计是通过向相反方向的高能电子束发射激光，来模拟比这一功率大约大100万倍的光束。

以这种方式部署ZEUS的全部功率将模拟一个Zetawatt激光脉冲（10^21瓦），相比之下，三峡水电站的功率量级为10^10瓦，相当于千亿座三峡水电站的功率）这将使科学家能够研究极端等离子体，并研究所谓的量子电动力学。这是关于宇宙如何在亚原子水平上运作的领先理论，实验可能导致物质和反物质的产生，有助于解释一些太空中最极端天体的基础。

ZEUS副主任Louise Willingale说：“磁星，即周围有极强磁场的中子星，以及像被非常热的等离子体包围的活跃星系核这样的天体--我们可以在实验室里重现极强磁场中的热等离子体的微观物理学。”

这样的操作预计要到下一步才会发生。首先，30 terawatts的低功率激光脉冲将被用于研究新型的X射线成像技术，但500 terawatt的实验计划在秋季进行，然后在2023年提升到zetawatt的操作，被描述为ZEUS的标志性实验。

除了在揭开宇宙奥秘方面的价值外，ZEUS有望帮助科学家研究材料如何在非常快的时间尺度上发生变化，并帮助开发技术，改善运输材料中的核武器检测。该设施的研究还可能导致产生质子束和放射性同位素的更小和更有效的粒子加速器，加速癌症治疗的发展。

“ZEUS将是美国最高的峰值功率激光器，也是世界上最强大的激光系统之一，”容纳ZEUS的超快光学科学中心主任Karl Krushelnick说。“我们期待着研究界的发展，并带来对实验和应用有新想法的人。”