Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Установлен новый мировой рекорд мощности лазерного импульса

Установлен новый мировой рекорд мощности лазерного импульса
Ученым из Лаборатории Беркли удалось достичь рекордного квадриллиона Ватт в импульсе, длящемся 40 фемтосекунд, на лазерной установке ускорителя заряженных частиц BELLA.


 

 

 

На днях, в конце июля лазерная система Лазерного Ускорителя в Лаборатории Беркли (the Berkeley Lab Laser Accelerator, BELLA), продемонстрировала импульсы мощностью в один пэтаватт и длительностью в 40 фемтосекунд, частота импульсов составила 1 Герц - то есть один импульс в секунду. Один петаватт равен 10 в пятнадцатой степени ватт, другими словами, одному квадриллиону ватт! Продолжительность импульса, напротив, равна одной фемтосекунде - 10 в минус пятнадцатой степени секунды, или одной квадриллионной доле секунды.

До этого ни одна лазерная система в мире не достигала подобной мощности при такой относительно высокой частоте импульсов. BELLA, создание которой находится на завершающем этапе, расположена в Национальной Лаборатории имени Лоуренса Беркли при Министерстве Энергетики США (the U.S. Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory).

 

Лазерная установка BELLA. Модули на переднем плане "растягивают" изначально короткие и слабые лазерные импульсы, которые впоследствии усиливаются в длинной центральной камере

 

«Это новый мировой рекорд», - отмечает Вим Леманс (Wim Leemans) из Подразделения Исследования Ядерного Синтеза (Berkeley Lab's Accelerator and Fusion Research Division, AFRD) в разговоре со своей командой об их техническом успехе. Леманс работал над запуском проекта BELLA в 2006 году, а сейчас возглавляет программу Интегрированных Исследований в области Лазерных и Оптических Ускорительных Систем (Lasers and Optical Accelerator Systems Integrated Studies program, LOASIS) в подразделении AFDR.

Поздравляя группу ученых, занимающуюся проектом BELLA, директор Лаборатории Беркли Пол Аливисатос (Paul Alivisatos) заявил: «Это существенный прогресс на пути к созданию нового поколения компактных и намного более эффективных ускорителей как инструментов фундаментальной науки».

Директор подразделения AFDR Стивен Гоурли (Stephen Gourlay) напоминает, что «еще не так давно сам проект BELLA был только мечтой, а теперь открываются перспективы для еще более интересных и важных с научной точки зрения систем».

Леманс добавляет, что «ускоритель BELLA станет особым инструментом в лазерных технологиях, а также в направлении физики, изучающем взаимодействие частиц материи. Пиковая мощность лазера даст нам доступ к новым режимам, позволяя собирать на базе BELLA компактные ускорители частиц для физики высоких энергий и настольные лазеры на свободных электронах для исследования новых материалов и биологических систем. А рабочая частота лазера сделает возможным серии повторяющихся экспериментов в разумные промежутки времени».

 

Процесс настройки системы с высокой пиковой мощностью

 

В основу проекта BELLA легли годы исследований лазерных плазменных ускорителей в рамках программы LOASIS. В отличие от обычных ускорителей, которые используют модулированные электрические поля для ускорения заряженных частиц вроде протонов или электронов, лазерные плазменные ускорители генерируют так называемые волны электронной плотности, которые проходят через плазму благодаря лазерным лучам, нагревающим и «прожигающим» путь в газовом облаке, либо проникают через заполненные плазмой капиллярные сети внутри кристаллов, к примеру, сапфиров. Волны захватывают часть свободных электронов из плазмы и ускоряют их до очень высоких значений энергии на крайне коротких дистанциях – ускоренные электроны словно скользят по гребням быстрых как свет волн.

Ученые из программы LOASIS преодолели планку мощности электронных пучков в 100 миллионов электронвольт (100 MeV) в 2004 году, а один миллиард электронвольт (1 GeV) был достигнут ими в 2006 – в сапфировом блоке всего 3.3. сантиметров в длину. Тогда и стартовала работа над проектом ускорителя BELLA.

Ожидается, что лазерная установка из системы BELLA сможет генерировать пучки электронов с энергией в 10 миллиардов электронвольт (10 GeV). Ранее на Стенфордском Линейном Ускорителе (the Stanford Linear Accelerator Center) были получены электронные пучки мощностью в 50 GeV по традиционной технологии, однако для этого потребовался ускоритель длиной в две мили. Для сравнения, длина ускорителя BELLA равна всего одному метру (лазерная установка размещена в соседней комнате).

 

Длина основного кольца Большого Адронного Коллайдера, как известно, составляет более двух с половиной километров - против одного метра у Ускорителя BELLA.

 

«Наши «ноу-хау» помогут нам собрать собственную лазерную установку с такими характеристиками, которые необходимы для того, чтобы будущая система могла излучать стабильные, настраиваемые электронные пучки не менее 10-ГЭв с низким временем «разогрева», - продолжает Леманс. «Новые технологии ведут к новой науке, BELLA – прекрасный тому пример».

Лазерная система BELLA уже способна выдавать на выходе «сжатую» энергию в 42.4 Джоуля за период в 40 фемтосекунд с частотой 1 Hz. Пиковая мощность в один петаватт в два раза превосходит мощность импульсов даже тех лазеров, которые, как говорят, генерируют излучение, по своей энергии равное национальным показателям энергопотребления в США «в каждый момент времени».  Слово «момент» обладает особым значением в данном контексте, поскольку средняя мощность лазерной установки BELLA составляет всего 42.4 ватта – примерно как у обычной домашней лампы накаливания. Гигантская же пиковая мощность достигается путем «сжатия» этой незначительной энергии в один чрезвычайно короткий импульс.

Лазерная система BELLA проектировалась командой под руководством Франсуа Люро (Francois Lureau) из компании Thales of France с целью полной интеграции с оборудованием и системами безопасности Лаборатории Беркли. Эксперименты, направленные на получение «10-миллиардных» электронных пучков для сверхмощных лазерных импульсов, начнутся уже осенью 2012 года.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Венера могла бы быть обитаемой, но Юпитер всё испортил

Венера могла бы быть обитаемой, но Юпитер всё испортил

Согласно новому исследованию Калифорнийского университета, сегодня Венера могла бы не быть душным и безводным адом, если бы Юпитер не изменил свою орбиту вокруг Солнца.

Масса Юпитера в 2,5 раза превышает массу всех других планет Солнечной системы вместе взятых. Поскольку он сравнительно огромен, то может нарушать орбиты других планет. В начале формирования Юпитера как планеты он находился ближе к Солнцу, а затем удалялся от него из-за взаимодействия с диском, из которого формируются планеты, а также с другими планетами-гигантами. Это движение и повлияло на Венер...
30.09.20 19:36
0
2
Появляется все больше свидетельств существования подледных озер На Марсе

Появляется все больше свидетельств существования подледных озер На Марсе

Пару недель назад стало известно, что на Венере может быть жизнь на высоте около 50 км над поверхностью. Новое исследование показывает, что лучшее место для жизни на Марсе может находиться на глубине более километра ниже поверхности, где была обнаружена целая сеть подледниковых озер.

Марс не всегда был таким холодным и сухим, как сейчас. Есть множество признаков того, что вода текла по его поверхности в далеком прошлом, но сегодня сложно найти даже какие-либо трещины, которые можно было бы назвать влажными. Тем не менее, сегодня на Марсе много воды, но практически вся она заморожена, поэтому от нее мало пользы для жизни. Даже в местах, где полуденная температура поднимается в...
29.09.20 18:42
0
0
Исследование описывает одну из самых экстремальных планет во Вселенной

Исследование описывает одну из самых экстремальных планет во Вселенной

CHEOPS сдерживает своё обещание: наблюдения с помощью космического телескопа позволили выявить детали экзопланеты WASP-189b - одной из самых экстремальных известных планет.

CHEOPS - это совместная миссия Европейского космического агентства (EКA) и Швейцарии под эгидой Бернского университета в сотрудничестве с Женевским университетом. Через 8 месяцев после запуска космического телескопа CHEOPS была выпущена первая научная публикация с использованием данных CHEOPS. CHEOPS - это первая миссия ЕКА, посвященная изучению известных экзопланет, вращающихся вокруг звезд ...
28.09.20 18:58
0
0
Новые измерения показывают, что на Луне опасный уровень радиации

Новые измерения показывают, что на Луне опасный уровень радиации

Будущие исследователи Луны будут подвергаться облучению в 2-3 раза больше, чем астронавты на борту Международной космической станции, что представляет опасность для здоровья, для защиты от которой потребуются укрытия с толстыми стенами.

В исследовании отмечается, что посадочный модуль Китая на обратной стороне Луны обеспечивает первые полные измерения радиационного воздействия на поверхности Луны, что является важной информацией для НАСА и других организаций, стремящихся отправить астронавтов на Луну. Китайско-немецкая группа сообщила о радиационных данных, собранных спускаемым аппаратом Chang'e 4 (в честь китайской богини луны)...
26.09.20 19:03
0
7
Беспроводное электричество стало реальностью

Беспроводное электричество стало реальностью

Стартап Emrod заявил, что может передавать электроэнергию на большие расстояния без использования медного провода.

Энергетический стартап Emrod сообщил, что приносит в Новую Зеландию беспроводное электричество, спустя более века после того, как Никола Тесла впервые продемонстрировал, что это возможно. Как и для наиболее эффективных спутниковых подключений к Интернету, каналу Emrod требуется только прямая видимость. В своем заявлении основатель Emrod Грег Кушнир говорит, что его мотивировал особый набор возмож...
09.08.20 14:06
0
5
Neutrinovoltaic технология – реализация стратегии ЕС по отказу от ископаемого топлива к 2050 году

Neutrinovoltaic технология – реализация стратегии ЕС по отказу от ископаемого топлива к 2050 году

Объявленная Еврокомиссией стратегия построения экономики без вредных выбросов к 2050 году, ставит перед странами ЕС сложную задачу - найти альтернативу ископаемому топливу для генерации электроэнергии и переходу на электромобили или автотранспорт, работающий в экологически чистом топливе.

Задача крайне амбициозная и не однозначная как в экономическом, так и политическом аспекте, хотя и продиктована обострившимися экологическими проблемами, связанными с глобальным потеплением климата. Апологетами такого развития выступают в первую очередь политики, которые хотят импонировать своим избирателям и «зелёному» движению. Но убеждать избирателей безусловно проще, если предлагаются конкретн...
01.08.20 20:43
1
8
Каким будет экологичное энергоснабжение без нефти и газа

Каким будет экологичное энергоснабжение без нефти и газа

Процесс глобального потепления остро поставил перед человечеством жёсткое условие – принять радикальные, действенные и прежде всего, оперативные меры для сохранения самой жизни человека на Земле.

Оценив все смертельные опасности, связанные с неуклонным повышением среднегодовой температуры,  правительства и бизнес-структуры наиболее благополучных в плане экономического развития стран начинают предпринимать первые реальные шаги для того, чтобы на первом этапе хотя бы затормозить скорость её поднятия. Первый и самый очевидный необходимый шаг на этом пути – резкое сокращение выбросов...
02.06.20 19:05
0
2
Новая натрий-ионная батарея работает наравне с литий-ионными

Новая натрий-ионная батарея работает наравне с литий-ионными

Аккумуляторы, использующие натрий, а не обычный литий, имеют ряд преимуществ из-за дешевой и распространенной природы элемента.

Ученые из Университета Вашингтон придумали дизайн, который потенциально способен изменить правила игры в этой области, - натрий-ионная батарея, обладающая сопоставимой энергетической емкостью и способностью к циклированию с некоторыми литий-ионными аккумуляторами, уже имеющимися на рынке. В некотором смысле, натрий-ионные аккумуляторы функционируют так же, как литий-ионные, вырабатывая энергию пу...
01.06.20 21:06
0