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
Ветры в Большом Красном Пятне Юпитера усиливаются

Ветры в Большом Красном Пятне Юпитера усиливаются

Подобно скорости приближающегося гонщика, ветры на внешней «полосе» Большого Красного Пятна Юпитера усиливаются - открытие стало возможным только благодаря космическому телескопу Хаббл, который наблюдал за планетой более десяти лет.

Исследователи, анализирующие регулярные «отчеты о штормах» Хаббла, обнаружили, что средняя скорость ветра в пределах границ шторма, известная как высокоскоростное кольцо, с 2009 по 2020 год увеличилась на 8 %. В отличие от этого, ветры возле самой внутренней области красного пятна движутся значительно медленнее. Малиновые облака массивного шторма вращаются против часовой стрелки со скоростью, пре...
28.09.21 09:52
0
-1
Белые карлики становятся магнитными по мере взросления

Белые карлики становятся магнитными по мере взросления

По крайней мере, один из четырех белых карликов закончит свою жизнь как магнитная звезда, и поэтому магнитные поля являются важным компонентом их физики.

Новое понимание магнетизма стареющих звезд из недавнего анализа ограниченной по объему выборки белых карликов предоставило лучшие доказательства, как частота магнетизма в белых карликах коррелирует с возрастом. Это поможет объяснить происхождение и эволюцию магнитных полей у белых карликов. Более 90% звезд нашей Галактики заканчивают свою жизнь белыми карликами. Хотя у многих есть магнитное поле,...
27.09.21 12:15
0
4
Будущие космонавты смогут получать воду и кислород из лунной почвы

Будущие космонавты смогут получать воду и кислород из лунной почвы

Две вещи необходимы для жизни человека - это вода и кислород, но ни то, ни другое недоступно на Луне. Но благодаря новой технике астронавты когда-нибудь смогут собирать эти элементы из лунной почвы.

Двухэтапный процесс был разработан консорциумом ученых из Политехнического университета Милана, Европейского космического агентства, Итальянского космического агентства и корпорации космических систем OHB. Он основан на существующей технике, используемой в наземных применениях, и использует тот факт, что примерно 50% почвы во всех областях Луны состоит из диоксида кремния и оксида железа, которые ...
26.09.21 12:54
0
1
Обнаружены облака на далекой экзопланете

Обнаружены облака на далекой экзопланете

Международная группа астрономов не только обнаружила облака на далекой экзопланете WASP-127b, но и измерила их высоту с поразительной точностью.

Презентация Ромена Алларта на Европейском научном конгрессе (EPSC) 2021 показывает, как, объединив данные космического и наземного телескопов, команда смогла выявить верхнюю структуру атмосферы планеты. Это открывает путь для подобных исследований многих других далеких миров. WASP-127b расположилась на расстоянии более 525 световых лет от нас и представляет собой «горячий Сатурн» - гигантскую пла...
24.09.21 13:18
0
1
Оборудование для АЗС: поверка измерительных средств и другие услуги

Оборудование для АЗС: поверка измерительных средств и другие услуги

Современные заправочные станции пытаются соответствовать высокому уровню обслуживания клиентов.

Компанию Контур ДС можно назвать лидирующей структурой, которая осуществляет проектирование и строительство АЗС, а также нефтебаз. Занимается продажей оборудования и обслуживанием заправок, а также предоставляет другие услуги.  Поверка средств измерения также осуществляется специалистами компании. При помощи таких работ можно определить, насколько пригодным является измерительное оборудо...
07.09.21 20:48
0
3
Китай сообщил о новом рекордном термоядерном синтезе

Китай сообщил о новом рекордном термоядерном синтезе

Китайский экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак (EAST) - одно из ряда многообещающих исследовательских устройств ядерного синтеза, действующих по всему миру, и за последние пару лет он сделал несколько впечатляющих шагов вперед.

Китайские государственные СМИ сообщают, что ученые, работающие над проектом, достигли нового мирового рекорда, удерживая температуру плазмы в 120 миллионов градусов Цельсия в течение 101 секунды во время последнего раунда экспериментов, приближаясь к давно преследуемой цели чистой и безграничной энергии. Идея исследований ядерного синтеза состоит в воссоздании процесса, который Солнце использует ...
31.05.21 14:10
0
2
Система приливного течения будет использовать подводного ската для выработки электроэнергии

Система приливного течения будет использовать подводного ската для выработки электроэнергии

Мы уже слышали о системах возобновляемой энергии, которые используют воздушных змеев для выработки электроэнергии с помощью ветра. Система Manta в некотором роде похожа, хотя в ней используется подводный скат, который «летает» в приливных или речных течениях.

Manta была задумана учеными из Калифорнийского международного исследовательского института SRI, которые недавно получили трехлетнюю премию в размере 4,2 миллиона долларов США за разработку технологии в партнерстве с коллегами из Калифорнийского университета в Беркли. Эта награда была присуждена Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики США (ARPA-E) в рамках програ...
02.05.21 21:51
0
2
Rio Tinto развернет солнечный завод Heliogen на базе искусственного интеллекта

Rio Tinto развернет солнечный завод Heliogen на базе искусственного интеллекта

Горнодобывающий гигант Rio Tinto объявил, что собирается установить пилотную версию высокотемпературного солнечного перерабатывающего завода Heliogen на борном руднике в Калифорнии, который будет поставлять чистую энергию, а также тепло для промышленных процессов. Начало строительства ожидается в 2022 году.

Технология Heliogen представляет собой усовершенствованную версию концентрирующего солнечного теплового генератора с искусственным интеллектом. Это огромный массив зеркал, окружающих высокую башню, каждое из которых отслеживает положение Солнца в небе и наклоняется, чтобы идеально отражать солнечный свет на коллектор на вершине башни. При большом количестве зеркал - потенциально тысячах, улавлива...
28.03.21 16:09
0