Forskaren vid University of Michigan, Andrew McKelvey, inspekterar en prototyp av vakuumkompatibel spegelfäste inuti ZEUS laseranläggning fredagen den 2 september 2022 i Ann Arbor, Mich. Den nybyggda anläggningen kommer att vara hem för den mest kraftfulla lasern i U.S. Credit :AP Photo/Mike Householder
En nybyggd anläggning vid University of Michigan som kommer att vara hem för den mest kraftfulla lasern i USA är värd för sitt första experiment denna vecka när nationen försöker bli konkurrenskraftig igen inom området för högeffektlaseranläggningar.
Experimentet kommer att genomföras vid ZEUS – förkortning för Zettawatt-ekvivalent ultrakort pulslasersystem – av forskare från University of California, Irvine. De reste till Ann Arbor som en del av deras studie av extremt intensiva interaktioner mellan ljus och materia, och hur sådana interaktioner kan utnyttjas för att krympa partikelacceleratorer.
På höjden av sin kraft kommer ZEUS att vara en 3-petawatts laser.
Tre petawatt är "3 med 15 nollor efter det", säger Louise Willingale, docent i elektroteknik och datavetenskap vid Michigan.
Och "3 petawatt är 3 000 gånger kraftfullare än det amerikanska elnätet", sa hon.
Michigan tilldelades 18,5 miljoner dollar av National Science Foundation för att etablera ZEUS som en federalt finansierad internationell användaranläggning.
Inledningsvis kommer anläggningen – inrymd i en byggnad som är hem för UM:s Gérard Mourou Center for Ultrafast Optical Science – värd forskarlag som genomför experiment som använder en bråkdel av laserns fulla effektpotential. Systemet kommer gradvis att öka, och ZEUS förväntas påbörja sina signaturexperiment under hösten 2023.
Forskaren vid University of Michigan, Andrew McKelvey, inspekterar en prototyp av vakuumkompatibel spegelfäste inuti ZEUS laseranläggning fredagen den 2 september 2022 i Ann Arbor, Mich. Den nybyggda anläggningen kommer att vara hem för den mest kraftfulla lasern i U.S. Credit :AP Photo/Mike Householder
USA byggde världens första petawattlaser för ett kvartssekel sedan, men har inte hållit jämna steg med mer ambitiösa system i Europa och Asien. Även om ZEUS inte har samma råa kraft som sina samtida utomlands, kommer dess tillvägagångssätt att simulera en laser som är ungefär 1 miljon gånger kraftfullare än dess 3 petawatt.
ZEUS kommer i första hand att studera extrema plasma, ett tillstånd av materia där elektronerna har tillräckligt med energi för att fly atomer, vilket skapar ett hav av laddade partiklar. Nästan hela det sedda universum är gjort av plasma. Solen är ett exempel på en plasma.
Experiment förväntas bidra till förståelsen av hur universum fungerar på subatomär nivå och material förändras på snabba tidsskalor. Forskare hoppas också att de leder till utvecklingen av mindre och mer kompakta partikelacceleratorer för medicinsk bildbehandling och behandling.
ZEUS kommer att "ha ett stort utbud av tillämpningar inom vetenskap, teknik, ingenjörskonst och medicin", sa Willingale.
Förslag att använda ZEUS kommer att utvärderas av en extern panel bestående av forskare och ingenjörer. På grund av NSF-finansieringen kommer det inte att finnas någon kostnad för användare vars experimentförslag väljs ut för att bedriva forskning, förutom att tillhandahålla sina egna resekostnader till anläggningen.
Förslagen kommer att väljas ut på vetenskaplig meriter och teknisk genomförbarhet, sade Willingale.
Franklin Dollar, en docent vid Cal-Irvines institution för fysik och astronomi, och fyra UCI-studenter anlände till Michigan förra veckan för att börja förbereda sitt experiment.
University of Michigan forskare Andrew McKelvey tittar på en strålinriktningskamera inne i ZEUS laseranläggning fredagen den 2 september 2022 i Ann Arbor, Mich. Den nybyggda anläggningen kommer att vara hem till den mest kraftfulla lasern i USA. Kredit:AP Foto/Mike Householder
"En av de stora utmaningarna inom vårt område är tillgång till högkvalitativt, intensivt laserljus," sa Dollar. "ZEUS kommer inte bara att vara den mest kraftfulla laserstrålen på kontinenten, utan kanske ännu viktigare kommer att ge flera kraftfulla strålar.
"Istället för att bara göra högenergiska plasma från en laser, finns det en andra stråle som också kan interagera med plasman," sa han.
ZEUS är en uppgradering av University of Michigans 0,5 petawatt-laser, känd som HERCULES.
Även om forskare i Michigan är nöjda med ZEUS födelse, är de medvetna om hur deras namnkonventioner inte exakt stämmer överens med den grekiska mytologins kronologi.
"HERCULES var föregångaren till ZEUS," sa Willingale. "Det är något bakvänt, eftersom Hercules var son till Zeus.
"Så, vi bygger fadern efter sonen." + Utforska vidare
© 2022 Associated Press. Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, sändas, skrivas om eller omdistribueras utan tillstånd.
