Amerika’nın En Güçlü Lazerine Merhaba: ZEUS’un 2-Petawatt’lık Güç Gösterisi!
Michigan Üniversitesi’ndeki ZEUS lazeri (devasa bir lazerin kısıtlı da olsa gizlenebileceği kadar) öyle bir güç üretti ki, onu ülkenin en güçlü lazer ışını yaptı.
ZEUS’un tepe gücü 2 petawatt’a, yani muazzam 2 katrilyon watt’a ulaştı ki bu, gezegenin tüm elektrik üretiminin yaklaşık 100 katı. Tabii ki, bu enerji seviyesi geçici; çünkü bu enerji bir atımda sadece 25 kentilyonda bir saniye sürüyor—yeterli zaman aslında bazı devrim niteliğindeki bilimsel çalışmaları yapmak için.
“Bu kilometre taşı, Amerika’nın yüksek alan biliminde keşfedilmemiş bölgelere adım atacağı deneylerin başlangıcını işaret ediyor,” dedi ZEUS’un bulunduğu Gérard Mourou Ultrafast Optical Science Merkezi’nin direktörü Karl Krushelnick, Michigan üniversitesinden yayınlanan bir yayında.
ZEUS, Zettawatt Equivalent Ultrashort lazer pulse Sistemi’nin kısaltmasıdır; ve (dini görüşe zarar verme riski taşımasına rağmen) gücü, Yunan tanrılarının kralı Zeus’unki ile kıyaslanabilir, zira ünlü yıldırımını gücünün simgesi olarak kullanır. ZEUS, Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse ediliyor ve dünyanın dört bir yanından bilim insanları, burada deney yapmak için başvurabiliyor—tıpkı SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’ndaki Linac Koherent Işık Kaynağı II (veya LCLS-II) gibi. LCLS-II’nin alanı fotosentez ve yıldızların çekirdeklerinden kuantum fiziğine uzanıyorsa, ZEUS’un lazerinin uygulamaları plazma ve kuantum fiziğinden tıbbi görüntüleme, parçacık hızlandırma ve malzeme araştırmalarına kadar geniş bir yelpaze sunuyor.
“LCLS’den gelen bir atımdaki bireysel fotonların enerjisi, ZEUS lazerinden gelen fotonlardan yaklaşık 20.000 kat daha yüksek—ancak tepe gücü 100.000 kat daha düşük,” diye açıkladı Krushelnick bir e-postasında Gizmodo’ya. Krushelnick, ZEUS’un kullanım alanlarının çok olduğunu ekledi, ama başlıca bilimsel kullanımlarından bazıları, aşırı yoğunluklarda fizik ölçümleri, yeni radyasyon kaynaklarının geliştirilmesi, laboratuvar astrofiziği ve küçük ölçekli malzemelerin görüntülenmesi olarak sıralandı.
UC Irvine’dan fizikçi Franklin Dollar, ilk 2-petawatt kullanıcı deneyini yürütecek, elektron demetleri üretmeyi hedefleyerek enerjilerini uzun parçacık hızlandırıcılara denk getirmeye çalışacak. O ve ekibi başarılı olursa, elektron demet enerjileri ZEUS tarafından şimdiye kadar üretilen herhangi bir demetten 5 ila 10 kat daha yüksek olacak. ZEUS, dalga alanı hızlanması kullanarak, yani plazmanın üzerinde sörf yaparak elektronları son derece yüksek hızlara çıkaracaktır.
“Daha yüksek tepe güçlü lazerler arayışı, çok yüksek anlık elektromanyetik alanların sınırlarda ışığın temel doğasının incelenmesini sağlar,” dedi Vyacheslav Lukin, ZEUS projesini yöneten NSF Fizik Bölümü program direktörü, Gizmodo’ya bir e-postada. “Okyanus dalgaları daha yüksek olduğunda kırılmaya ve köpürmeye başlayacağı gibi, ışık çok yoğun hale geldiğinde ve elektromanyetik alan çok güçlü olduğunda elektromanyetik dalgalar farklı davranır.”
Işın yalnızca güçlü değil, aynı zamanda oldukça büyük. En geniş noktasında, lazer atımı bir ayak (0.3 metre) genişliğinde ve birkaç ayak uzunluğundadır, Michigan’dan yapılan yayına göre. Ancak sonunda, deneylerde kullanılan lazer atımlarını en üst düzeye çıkarmak için atım 0.8 mikron genişliğe odaklanıyor.
Ama asıl şov bu yılın ilerleyen zamanlarında gerçekleşecek, tesisin gücünü üç petawatt’a yükseltecek titanyum infüze edilmiş safir kristalini alacak. Kristal neredeyse beş yıl süren bir üretimden geçti ve yaklaşık 7 inç (0.18 m) genişliğinde. ZEUS’un elektronları zıt yönden gelen lazer atımlarıyla çarpışacak ve deneyin atımını parçacık demeti açısından zettawatt ölçeğine çıkaracaktır.
ZEUS’un tek petawatt lazerinde yaklaşık 15 ay süren kullanıcı deneyleri zaten gerçekleştirildi, ancak şimdi tesis çok daha güçlü enerji atımlarına ulaşabiliyor. Yeni ve geliştirilmiş lazerle, ekip evrenin en temel fiziklerin bazılarını daha iyi araştırabilir ve bilimler arasında önemli etkiler yaratabilir.
