Лазер ZEUS взорвал все рекорды — что скрывает его колоссальная мощность в 2 петаватта

Что, если ускорители частиц, занимающие километры под землёй, могут уступить место компактной установке размером с университетскую лабораторию? Такой прорыв уже на горизонте — и зовут его ZEUS (Zettawatt-Equivalent Ultrashort impulse laser System).

Революционная мощность — 2 петаватта в одном импульсе

ZEUS, созданный в Мичиганском университете, недавно продемонстрировал невероятную мощность в 2 петаватта — это 2 квадриллиона ватт. Для сравнения: эта цифра в сотни раз превышает суммарную мощность всех атомных электростанций планеты в каждый момент времени. Такая концентрация энергии открывает двери в мир физики, который ранее казался доступным только гигантским ускорителям.

Лазер испускает ультракороткие импульсы длительностью всего 25 аттосекунд — то есть 25 миллиардных миллиардной доли секунды. Это позволяет учёным впервые рассмотреть субатомные процессы с невиданной точностью.

Однако стоит отметить, что в мировом рейтинге самых мощных лазеров США пока уступают румынской установке ELI-NP в Мэгуреле, где мощность достигает 10 петаватт.

Как устроен лазер ZEUS?

Сердце ZEUS — сапфировые кристаллы с титановым напылением диаметром 18 сантиметров, на создание которых ушло более четырёх лет. Они выполняют роль усилителей лазерного импульса. Работа системы — это сложный многоступенчатый процесс:

• Инфракрасный импульс усиливается в четыре этапа.
• Затем его растягивают с помощью дифракционных решёток, чтобы избежать разрушения воздуха от такой мощи.
• Импульс становится длиной в несколько метров и шириной около 30 сантиметров.
• После этого он попадает в вакуум, где сжимается до 0,8 микрон, концентрируя энергию в микроскопической точке.

Этот проект вырос из наработок предшественника — лазера HERCULES, который в 2007 году достиг 300 тераватт. Национальный научный фонд США вложил в ZEUS 16 миллионов долларов, понимая его огромный потенциал для фундаментальных исследований.

Ускоритель в кармане? Да, это возможно!

Главное достижение ZEUS — его способность заменить громоздкие ускорители частиц. В первом эксперименте лазерный импульс направили в камеру с гелием, создавая плазму и ускоряя электроны за счёт эффекта кильватерного поля. Эти электронные пучки по качеству конкурируют с традиционными ускорителями, но занимают значительно меньше места и требуют гораздо меньших затрат.

Этот прорыв может сделать исследование физики высоких энергий доступным даже для небольших лабораторий, расширяя границы науки и сокращая её зависимость от гигантских инфраструктур.

Перспективы и глобальный контекст

ZEUS — не просто инструмент физиков. Его возможности уже рассматриваются в медицине для точечной лучевой терапии рака, в материаловедении и даже в астрофизических исследованиях. Создавая экстремальные условия, лазер может помочь понять процессы внутри звезд или далёких планет.

В мире технологий наблюдается параллельный рост: Китай, например, разработал спутник-шпион с возможностью распознавать лица из космоса, а также активно продвигает квантовые технологии. В этом контексте американские инновации, как ZEUS, поддерживают научную конкуренцию и способствуют международному сотрудничеству.

Что ждёт ZEUS в будущем?

В течение 2025 года команда учёных продолжит испытания лазера. Возможно, именно эта установка станет ключом к разгадке тайн тёмной материи, квантовой гравитации и других загадок Вселенной. Всё это — благодаря компактному и доступному оборудованию, способному вскрыть глубины микромира.