Dünyanın En Büyük Lazeri Nedir? – Aşırı Teknoloji

ET’de zaman zaman, merakın ötesinde belirli bir neden olmaksızın konuları araştırıyoruz. Bu durumda, bu lazerlerdir. Tüketici düzeyinde, etrafımız lazerlere dayanan ürünlerle çevrilidir – optik medya, barkod tarayıcılar, fiber optikler ve yazıcıların tümü yaygındır – ancak bu makale için ölçeği biraz büyütmeye karar verdik. Dünyanın en büyük lazeri için birkaç yarışmacı var ve hepsi gerçekten harika bir bilimle uğraşıyor.

Onur Ödülü: Büyük Hadron Çarpıştırıcısı

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı değil teknik olarak bir lazerdir, ancak fiziksel olarak en büyük parçacık ışınıdır – ve onu buraya ekliyorum çünkü o sadece elle tutulamayan yüksek enerjili bir ışın değil, LHC tesisinde bazı (tam anlamıyla!) çok havalı lazer bilimi gerçekleşiyor. CERN’in ALPHA deneyi, antimaddeyi mutlak sıfırın biraz üzerinde bir titremeye kadar soğutmak için X-ışını lazerlerini kullanıyor.

ALPHA bilim adamları, antihidrojeni manyetik bir şişede tutmak için cihazın reaksiyon odasını kullanır.

Lazerdeki fotonların momentumu antihidrojeni yavaşlatır ve ısı bir moleküler hareket biçimi olduğundan, bu yavaşlamanın soğutma etkisi vardır. Araştırmacılar antihidrojeni 0,012K’ya soğutmayı başardılar.

ZEUS Lazer

ALPHA deneyi lazerle soğutma yaparken, Michigan Üniversitesi’nde uygun şekilde adlandırılan ZEUS üç petawatt lazer aşırı plazmaları incelemek için bir elektron ışını ile çarpışma. ZEUS, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki en güçlü lazerdir. Aslında ağırlığının üzerinde yumruk atmak üzere tasarlanmıştır: ZEUS bu kadar fazla ham güç sağlamazken tasarımı, teneke üzerinde yazandan kabaca bir milyon kat daha güçlü bir lazeri simüle eder. Bu, petawatt sınıfı bir lazerin bir zetawatt ışınını simüle etmesine olanak tanır.

ZEUS’un tam güçlü 3 petawatt’lık lazer darbeleri, 10 milyar elektron voltluk bir elektron ışını üretmek için kullanılacak. Resim kredisi: Steve Alvey/Michigan Mühendislik, İletişim ve Pazarlama Üniversitesi.

Tam olarak çalıştırıldığında, lazer bir vakum odasına yönlendirilecek ve gaz halindeki hedefine odaklanacak ve burada dağıtıma başlayacaktır. ultra kısa ışık darbeleri.

Tüm bu enerji gazı plazmaya iyonize eder ve geometri nedeniyle, kesişen ışınlar çok daha güçlü bir zetawatt sınıfı lazeri simüle eder. Aslında, zetawatt’taki Z, Zeus’un adını aldığı yerdir: “Zetawatt Eşdeğeri Ultrashort pulse lazer Sistemi.”

Aşırı Işık Altyapısı – Nükleer Fizik (ELI-NP)

Bu, üç ila on petawatt arasında bir sıçrama, ancak Avrupa’daki iddialı Aşırı Hafif Altyapı (ELI) projesi, çift on petavatlık bir IR lazer olan amiral gemisi ELI-NP’yi ateşledi. ELI-NP, elli santimetreye kadar planlanmış bir çapa sahip, 820 nm’de tutarlı bir kızılötesi ışık demeti yayar, ki bu – çocuklar – bu, bir buçuk fit genişliğinde on petawatt’lık bir ısı ışını gibidir. Bir Ölüm Yıldızı hakkında şaka yaptığımızı biliyorum ama asıl mesele bu. Son derece hassas hedefleme yeteneklerine sahiptir. Reaksiyon odası içinde, bu 50 cm’lik ışın, tek bir milimetre karelik bir alana odaklanabilir. Bu 1022 W/cm2 yoğunluk, Dünya’nın toplam güneş enerjisi kazancının kayda değer bir kısmıdır ve küçük bir noktaya odaklanmıştır.

ELI-NP’nin lazer odası. Kredi: ELI-NP

ELI-NP, süpernovalar tarafından ağır metallerin nasıl oluşturulduğu gibi son derece yüksek enerjili fiziği incelemek için inşa edildi.

Tesis, yönetmen seçimi konusunda bir skandalla karşı karşıya kaldı ve gama kaynağı birkaç yıl ertelendi. Kaliforniya’daki Lyncean Technologies ile yapılan yeni bir sözleşme, 2023’te bir gama kaynağı sunmaya hazırlanıyor.

Göreceli Lazer Bilimi Merkezi (CoReLS)

Patlama kazananı, dört petavatlık devasa bir titanyum. -Güney Kore’de bulunan CoReLs adlı safir lazer. UMich 2004’te 1022 W/cm2’lik bir çıktı elde ettiğinden beri, fizikçiler bunu bir adım daha yukarı taşımaya çalışıyorlar ve sonunda hayallerini gerçekleştirdiler. Dört petawatt kesinlikle daha küçük bir ham güç çıkışı olsa da, CoReLS ışını küçük bir alana hapsetmek için fiziksel optik kullanır. Çok sıkı odaklandığı için, bu lazerin mikron boyutlu hedefine çarpan fotonların sayısı, ELI-NP’nin daha fazla foton üretebilmesine rağmen, aslında ELI-NP’nin milimetre karesine çarpanlardan daha fazladır. Bu yılın Nisan ayında, bir araştırma ekibi, kabaca Güneş’in tüm çıktısını küçük bir ofis masası büyüklüğünde bir alana odaklamaya eşdeğer olan 1023 W/cm2’lik bir yoğunluğa ulaştı. Bunun dışında, bir E. coli’den daha küçük olan yaklaşık bir mikron karelik bir alana odaklandılar. Pew pew.

28 cm’lik ışını aşağıya odaklamak için lazer, son derece ince cam optikler ve parabolik aynalar kullanır.

Sonunda araştırmacılar, mekik pencerelerinin yapıldığı madde olan düz erimiş silika kullanmak zorunda kaldı.

Bu muhteşem akış şemasına bakın. Bu, ultra güçlü CoReLS lazerin bir sistem şemasıdır. Kredi: Jin Woo Yoon, Yeong Gyu Kim, Il Woo Choi, Jae Hee Sung, Hwang Woon Lee, Seong Ku Lee ve Chang Hee Nam, “10^23 W/cm^2 üzerinde lazer yoğunluğunun gerçekleştirilmesi”, Optica, ( 2021).

(Yazarın notu: New Yorklular buna kıkırdayabilir. Pyrex, Corelle adlı sofra takımı yapan aynı şirket olan Corning tarafından yapılmıştır. Serendipity?)

The CoReLS’in amacı, etkileşimlerin göreceli etkilerin hakim olduğu, bildiğimiz en uç koşullarda neler olduğunu incelemektir. Bir araştırma dizisi, güçlü alan kuantum elektrodinamiğidir. Bu lazerin yoğunluğu, fizikçilerin şimdiye kadar tamamen teorik olan titrek, titrek kuantum şeyler üzerinde gerçek yaşam deneyleri yapmalarına olanak tanır.

Bu neredeyse tarif edilemez derecede güçlü lazerler işlerini yaparken, diğer projeler de bunu zorlamaya devam ediyor. giderek daha güçlü araçlar yaratarak insan anlayışının sınırlarını

Dev lazerleri seviyorsanız, bu alana dikkat edin: Rakipler sıralamada yükseldikçe kadromuzu güncelleyeceğiz.

Şimdi Okuyun:

Büyük 10-Petawatt Lazer Maddeyi BuharlaştırabilirAraştırmacılar Bir Chip Üzerinde Parçacık Hızlandırıcı OluşturduCERN, LHC’den 30 Kat Daha Güçlü Yeni Parçacık Çarpıştırıcısı Planlıyor.